第五讲简单机械Word文档格式.docx
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E.阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离(常用
动力和阻力是从使杠杆转动和阻碍杠杆转动来定义的,具有相对性.如果两个力分别由人和物体施加的,我们通常选择人施加的力为动力,物体施加的力为阻力;
如果二个力都由人(或物体)施加的,我们可以任意选择其中的一个力作为动力,则使杠杆旋转方向相反的另一个力就是阻力.
注意:
(1)动力和阻力都是指杠杆受到的力,而不是杠杆对其他物体施加的力;
(2)力使杠杆转动的方向与力的方向和支点的位置都有关.
3.力臂图的画法:
A.明确支点,用O表示
B.通过力的作用点沿力的方向画一条直线(虚线)
C.过支点O作该力的作用线的垂线
D.用两头带着箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母
(或
)
4.杠杆的分类
A.省力杠杆:
动力臂大于阻力臂,动力小于阻力.特点是省力费距离.(铡刀)
B.费力杠杆:
动力臂小于阻力臂,动力大于阻力.特点是省距离费力.(缝纫机踏脚板)
C.等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂,动力大于阻力.特点是不省力也不费力,不省距离也不费距离.(托盘天平)
5.解决杠杆类型题的三个步骤
习题练习
1.
如图9-4所示,杠杆处于平衡状态。
根据问题作出下列选择:
A.杠杆保持平衡
B.将顺时针转动
C.将逆时针转动
D.无法确定转动方向
(1)若将两边的钩码都向支点移动一格,那么观察到的现象将是()
(2)若在两边再各加挂一只钩码,那么观察到的现象将是()
2.如图9-5所示,不计摩擦及杠杆自重。
悬挂物G=4.5N,作用在杠杆右端的力F与杠杆成30º
角,当杠杆平衡时F的大小是N.
3.如图9-6,杠杆OA在F1、F2两个力作用下平衡,图中已画出了杠杆A端受的力F1。
如果虚线OO/是力F2的力臂,请在杠杆上标出F2的作用点B(图上保留应有的作图痕迹),并画出力F2的示意图。
4.下列说法中正确的是()。
A.点到力的作用点的距离称为力臂
B.杠杆平衡就是指杠杆处于静止状态
C.动力作用点离支点越远,一定越省力
D.力使物体转动的效果决定于力和力臂的乘积
5.“研究杠杆平衡条件”的实验可采用图9-9所示的装置。
实验时让横杆AB在水平位置平衡,这样做的好处是。
若开始实验前发现B端下沉,可将B端螺母向边调。
若每个钩码质量为50g,则在C点应挂只钩码杠杆才能平衡;
若C点不挂钩码,改在D点用弹簧测力计拉,为使杠杆平衡,这时弹簧测力计的最小读数应为N,拉力的方向应。
6.如图所示,把一根均匀的米尺,在中点O支起,两端各挂四个钩码和两个钩码,恰好使米尺平衡,按下列方式增减钩码或移动钩码,下列几种方式仍能保持米尺平衡的是( )
A.两边各加一个钩码
B.两边钩码各向外移动一格
C.左边增加一个钩码,右边向外移动一格
C.左右两边的钩码各减少一个
7.如图所示的轻质杠杆,AO小于BO.在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆
平衡,若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离,则( )
A.杠杆仍保持平衡B.杠杆的A端向下倾斜
D.杠杆的B端向下倾斜D.无法判断
8.如图1是自卸车的示意图,车厢部分视为杠杆,则下列分析正确的是()
A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重是阻力
B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力
C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力
D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力
9.如图所示,杠杆AOB的A端挂重为G。
的物体,B端挂重为G的物体,杠杆平衡时AO处于水平位置,若AO=BO,杠杆自重不计,则GA和GB的大小关系是:
A、GA>
GBB、GA=GB
C、GA<
GBD.无法比较
10.两个质量相等的实心的铜球和铁球(ρ铜>ρ铁),分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡。
现将两球同时浸没在水中,杠杆
A.不平衡,挂铜球一端下降B.不平衡,挂铁球一端下降
C.仍然平衡D.无法判断
11.如图所示,均匀木棒AB长为1m,水平放置在O、O'两个支点上。
已知AO、O'B长度均为0.25m。
若把B端竖直向上稍微抬起一点距离,至少需要用力20N;
若把B端竖直向下稍微压下一点距离,则至少需要用力
A.20N B.40N
C.60N D.8ON
12.图4所示的四种情景中,所使用的杠杆属于省力杠杆的是
13.图2所示的器材中,正常使用时属于费力杠杆的是
C.镊子
D.圆艺剪
图2
A.活动扳手
B.天平
14.如图所示,甲、乙、丙三个相同的杠杆,所挂的物体受到的重力均为G,它们分别在方向如图所示的力F1、F2、F3作用下处于平衡状态,那么
A.F1=F2=F3 B.F1<F2<F3
C.F1>F2>F3 D.F2>F3>F1
15.一块截面积为矩形ABCD的均匀金属块重2000N,它的长宽之比为4∶3,将它置于水平地面上如图所示,若在A点用力F抬起金属块的一端,则力F至少为N。
16.如图所示,唐师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶.请你在图中画出这个力的示意图.
17.某人将一根木棒的一端抬起,另一端搁在地上。
在抬起的过程中(棒竖直时除外),所用的力始终竖直向上,则用力的大小
A.保持不变B.逐渐增大
C.逐渐减小D.先减小后增大
18.如图所示,一根重木棒在水平动力(拉力)F的作用下以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中,若动力臂为l,动力与动力臂的乘积为M,则()
A.F增大,l增大,M增大 B.F增大,l减小,M减小
C.F增大,l减小,M增大 D.F减小,l增大,M增大
(多选)19.如图5所示,在轻质杆OB的中点A处,悬挂有重为G的物体M,在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F,杆从虚线位置沿着
逆时针方向匀速转至图示位置的过程中,下列叙述中正确的是
A.拉力F逐渐变大
B.拉力F始终小于G/2
C.拉力F跟它力臂的乘积不变
D.重物M对杆拉力的力臂逐渐变大
20.如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中动力F()
A.变大B.变小
C.不变D.先变大后变小
21.古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以O为支点的杠杆,如图9所示。
一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置,若用L表示绳对桥板的拉力F的力臂,则关于此过程中L的变化以及乘积FL的变化情况,下列说法正确的是
A.L始终在增加,FL始终在增加
B.L始终在增加,FL始终在减小
C.L先增加后减小,FL始终在减小
D.L先减小后增加,FL先减小后增加
22.如图9-22所示,轻质杆AB可绕支点O自由转动,其A端由一根细绳AC固定于地面。
若在其B端分别施加大小相同的四个不同方向的力,则当细绳AC承受的力最大时,B端对应的力应当是()。
A.F1B.F2C.F3D.F4
23.如图9-27所示,轻质杆可绕O自由转动,在A端施加一个始终垂直于杠杆的作用力F,使其从OA位置匀速转到OA/位置的过程中,力F的大小将()。
A.一直是变大的B.一直是变小的
C.先变大,后变小D.先变小,后变大
24.如图12-36所示的两种情况,OB=AB,物重均为G,两轻质杠杆均平衡.比较F、F'
的大小,满足关系式()
A.F=F’B.F=2F’
C.F=1/2F'
D.F=1/4F'
25.如图所示,杠杆可绕O(O是杠杆的中点)转动,现在B端挂一重为G的物体,在A端施加一作用力F,使其在如图所示的位置平衡,则()
A.F一定大于GB.F一定等于G
C.F一定小于GD.F可能小于G
实验探究
1.小磊同学在“研究杠杆的平衡条件”的实验中,他将杠杆挂在支架上,结果发现杠杆左端向下倾斜。
(1)若要使杠杆在水平位置平衡,需把杠杆右端的平衡螺母向
端移动(选填“左”或“右”);
(2)杠杆在水平位置平衡后,他在支点右侧10cm处挂3个钩码,如图14所示,那么他应将另外2个钩码挂在支点左侧cm处,杠杆才能重新在水平位置平衡。
2.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验.(每个钩码重0.5N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡.
(2)如图1所示,①在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡.
②把B点处的钩码取下,在B点处施加一个竖直向下的拉力F=N时,杠杆仍然在水平位置平衡.当拉力F向右倾斜时,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将(选填“变大”、“变小”或“不变”).原因是.
(3)如果小王又进行了如图2所示的探究,考虑杠杆的影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于N.
(4)
完成实验后,小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量
①将杠杆的B位置挂在支架上,在B的右侧挂质量为m的钩码,前后移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡(如图丙).
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和的距离L2.
3根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆=(用题目中所给物理量表示
3.“低头族”长时间低头看手机,会引起颈部肌肉损伤.当头颅为竖直状态时,颈部肌肉的拉力为零,当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力.为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系,我们可以建立一个头颅模型来模拟实验.如图甲所示,把人的颈椎简化成一个支点O,用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动,A点为头颅模型的重心,B点为肌肉拉力的作用点.将细线的一端固定在B点,用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力,头颅模型在转动过程中,细线拉力的方向始终垂直于OB,如图乙所示,让头颅模型从竖直状态开始转动,通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据,如下表:
(1)设头颅质量为8kg,当低头角度为60°
时,颈部肌肉实际承受的拉力是N.
(2)在图乙中画出细线拉力的示意图.
(3)请解释:
为什么低头角度越大,颈部肌肉的拉力会越大?
答.
(4)请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议:
.
4.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:
杠杆:
(杠杆上每小格长为2cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于(选填“平衡”或“不平衡”)状态.
(2)实验时,使杠杆在水平位置平衡,主要是为了便于测量大小,因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往(选填“左”或“右”)调.
(3)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,做为动力F1,B点处挂上l个钩码,做为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现:
F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:
F1L1=F2L2.但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是.
5.实验台上有满足实验要求的器材:
弹簧测力计1个,所受重力为1N的钩码2个,带支架的杠杆1个。
杠杆上相邻刻度间距离均为0.05m,刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔,可用来挂钩码或弹簧测力计,如图23所示。
请利用上述实验器材,设计一个实验证明:
“杠杆在水平位置平衡时,如果动力臂L1保持不变,则F1=kF2L2”,式中F1表示动力,k是常量,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
请写出实验步骤,画出实验数据记录表格。
6.如图所示,使用羊角锤拔钉子,动力作用在锤柄上A点.请作出拔钉子时所用最小动力F的示意图.(注意:
请在图上保留为确保作图准确所画的辅助线)
7.如图所示是一侧带有书柜的办公桌,现在要用一个最小的力将其一端稍抬离地面,请画出这个力的方向和这个力的力臂,并用“O”标明这个“杠杆”的支点。
滑轮
定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用
知识点1.滑轮的基础知识
1.定滑轮
(1)定义:
滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮.在工作过程中,轴固定不动的滑轮叫做定滑轮.
(2)作用:
既不省力,也不能省距离,但可以改变力的方向.
知识点2.动滑轮
在工作过程中,轴随着物体一起运动的滑轮为动滑轮.
使用动滑轮可以省一半力,但要费一倍距离,不能改变力的方向.
1.如图9-46所示,绳及滑轮重不计,绳与滑轮的摩擦不计。
已知物重为100N,使物体匀速运动时物体与水平地面的摩擦力是40N。
则物体在匀速运动过程中受的合力是N,作用在绳端的拉力是N。
2.如图9-55所示,每只滑轮重都是2N,当拉力F为5N时,物体G可保持静止。
则物重G为N,图中所标a绳承受的力是N,b绳承受的力是N。
3.如图12-57所示的装置处于静止状态,不计滑轮和绳重,
如果物体重力分别是G1和G2,那么G1和G2的关系是()
A.G1=G2B.G1=2G2
C.G1=
G2D.无法判断
4.物体甲重40N,物体乙重70N,如图12-63所示两物体都静止。
此时甲、乙两物体所受合力分别为()
A.0N、30NB.0N、0N
C.30N、30ND.30N、110N
5.如图9-59所示,摩擦不计,滑轮重2N,物重10N。
在拉力F的作用下,物体以
0.4m/s的速度匀速上升,则()。
A.F=5N,F向上的速度是0.2m/s.
B.F=7N,F向上的速度是0.2m/s.
C.F=6N,F向上的速度是0.8m/s.
D.F=22N,F向上的速度是0.2m/s.
6.如图9-60所示,滑轮重及滑轮摩擦不计,物体A和B都处于静止状态。
下列几种说法中正确的是()。
A.两物体重力的大小关系是G1=2G2.
B.A物体受到的摩擦力的大小fA=2G2.
C.A物体所受的合力的方向是向右的.
D.A物体受到三个力的作用,B物体受到两个力的作用.
7.如图所示,物重G=30N,绳的一端拴在地面,拉力F使滑轮匀速上升。
(l)若滑轮重不计,滑轮向移动20cm,则拉力F=N,物体上升cm。
(2)若滑轮重为2N,使物体上升20cm,则拉力F=N,滑轮向上移动cm。
8.如图所示,是一工人师傅用于粉刷楼房外墙壁升降装置示意图,上端固定在楼顶.若动滑轮质量为2.5kg,工作台质量为7.5kg,涂料和所有工具质量为20kg,工人师傅的质量为60kg,绳重及摩擦不计.(g取10N/kg)当工作台停在距地面10m高处,工人师傅对绳子向下的拉力为______N;
若工作台从距地面10m高处上升到距地面30m高处,工人师傅拉下绳子__________m.
9.如图所示,船和人总重1500N,船上的人用力F=30N的拉力拉绳,船作匀速直线运动,则船受到水的阻力为()
A.30NB.60NC.90ND.500N
10.如图所示的滑轮组,物重为G,每个滑轮重为
,为使物体静止,不计摩擦,甲图在绳端的拉力F1为_____,乙图加在绳端的拉力F2为_____.
11.如图所示的装置处于平衡状态,不计滑轮和绳重及摩擦,如果物体的重量分别是G1和G2,那么G1和G2的关系是()
A.
G1=3G2B.3G1=G2C.2G1=G2D.3G1=2G2
12.如图所示的滑轮组中,每个滑轮自重均为
,横杆的自重是
,摩擦和绳重不计.现用此滑轮组匀速提起重
的物体,那么需要施加的动力
是()
A.
B.
C.
D.
13.如图6所示,甲、乙两个滑轮组通过细绳悬挂在天花板上,用滑轮组匀速提升重为600N的物体时,悬挂甲、乙两滑轮组的细绳所受的拉力分别为F甲、F乙,已知每个滑轮重30N,不计绳重及滑轮轴间的摩擦,则拉力F甲、F乙的大小分别为
A.F甲=630N,F乙=630NB.F甲=660N,F乙=660N
C.F甲=945N,F乙=420ND.F甲=975N,F乙=450N
14.图5中定滑轮重2N,动滑轮重1N。
物体A在拉力F=4N的作用下,1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m。
不计绳重和轴摩擦,绳子自由端移动速度为m/s天花板对滑轮组的拉力为N,物体A的重力大小为N
15.如图11所示的装置中,重600N的人用力拉绳,使装置处于静止。
装置中的滑轮A重500N,滑轮B重200N,底板C重100N。
不计轴摩擦及绳重,人对底板C的压力为________N。
1.小强看到在没有起重机的情况下,工人要将油桶搬运上汽车,常常用如图所示的方法。
小强想:
为什么不直接将油桶抬上车呢?
难道这样做可以省力吗?
小强带着疑问去查阅有关资料后了解到:
用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关。
小强根据以上查阅的资料提出了一个探究的问题:
沿斜面推力的大小与斜面的长度有什么关系?
(1)你认为小强探究搬运同一物体时沿斜面推力的大小与斜面长度的关系时,应控制的变量有和。
(2)小强选用了一把弹簧秤、一块8N的长方体重物、五块长度不同的由同种材料做成的光滑木板,按如下图所示进行了实验,实验时控制斜面高度为0.2m不变。
实验测得的数据如下表所示:
次数
物重G/N
斜面高h/m
弹簧称示数F/N
斜面长L/m
1
8
0.2
4.0
0.4
2
2.0
0.8
3
1.6
1.0
4
5
分析实验数据,小强得到的结论是:
。
(3)下列四个图中,你认为哪个图能正确表示F与L的关系?
。
2.在研究定滑轮特点的实验中,小明测量了不同的拉力,记录在下表中.请回答下列问题:
1)在做以下第3次实验时,弹簧测力计的示数如图所示,测量结果是 .
2)小明分析了全部数据,猜想“自己所用弹簧测力计的重力是0.4N”,并认为弹簧测力计在向下拉时,它自身的重力影响了测量结果.据此,他向其他小组借了一个器材,设计了一个简单方法去验证上述的猜想.通过实验结果,小明发现自己的猜想是错误的.小明设计的这个简单方法.
3)小芳对定滑轮这种特殊杠杆进行了作图(如图示)分析得到:
定滑轮是一种 杠杆,所以它应该是既不省力,也不费力的.她进一步指出,造成上述三次实验数据的原因可能
是 引起的.结果,小芳的观点得到了其他同学和老师的认可.
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