1、简单机械简单机械 功例题选析及对应训练天津市宝坻区育英分校（301800） 许宝光天津市宝坻区教研室 （301800） 戴 军例1在生活中常用的简单机械有：a、剪铁皮的剪子；b、天平；c、钓鱼杆；d、拔钉用的羊角锤；e、镊子；f、缝纫机脚踏板；g、汽车方向盘；h、定滑轮；m、动滑轮。下列说法正确的是 ( ) A属于省距离的杠杆是c、e 、f B属于省力杠杆是a、b、d、m C属于等臂杠杆是b、m D不属于杠杆的是g、h、m 解析：根据杠杆的动力臂与阻力臂的关系，可以将使用中的杠杆分为三个类型：省力杠杆（动力臂阻力臂）、费力杠杆(动力臂L2 ，故G1G2 。说明从重心锯成两段后，细段重力小于粗段
2、的重力。例4为了避免秤杆损坏；制秤时在秤杆两端各包上质量相等或相近的两块小铜片。现在秤杆一端的铜片脱落丢失，主人怕影响秤的准确性，把另一端的铜片也取下来。用这样的杆秤来称量，结果是 ( ) A.称量时的读数比实际质量大B.称量时的读数比实际质量小C.不论两铜片的质量是否完全相等，都可以恢复秤的准确性 D.只有在两铜片的质量完全相等的情况下，才能恢复秤的准确性(1992年全国初中应用物理知识竞赛试题) 解析：方法1：设秤杆重心到提纽处的距离为L0，秤锤G1 到提纽的距离为L1，根据杠杆的平衡条件有G0L0=G1L1，Ll=L0G0/Gl。两铜片去掉后，使得秤杆本身的重力G0 减小，导致定盘星位置
3、(刻度起始点)发生变化。式中若G。减小，L1也减小，说明刻度起点向提纽移动，相对应的刻度也移动。用原刻度作为视重称量时的读数比实际质量大，故正确答案应选A。方法2：杆秤称量达到平衡时，假设从杆秤的右端取下秤砣，同时从左端秤钩处取下与秤砣等质量的物体，因为秤钩处所挂物体的质量在一般情况下远大于秤砣的质量，因而减去相同质量的物体后，秤盘上还留有一定质量的物体，秤杆的右端必将上扬。由此可知，原题中把另一端铜片也取下后，若秤砣还在原来位置时，秤杆将上扬。为了重新恢复杆秤的平衡，只能将秤砣向右端的端点移动。这样从杆秤上读出的示数就要比实际的质量大，故应选答案A例5如图3所示，质量为m 的运动员站在质量为
4、m/2的均匀长板AB 的中点上，长板位于水平地面上可绕通过B 点的水平轴转动，板的A 端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后握在运动员的手中当运动员用力拉绳时，滑轮两侧的绳都保持竖直要使板的A端离开地面，运动员作用于绳的最小拉力是多少?解析：当运动员作用于绳上的拉力最小，且保持滑轮两侧的绳在竖直方向上，此时板A 端刚刚离开地面，即只有B 端受到支持力，板和人都处于杠杆平衡状态 图3 图4以人、板整体为研究对象对其进行受力分析如图4所示设板长为L，绳作用于人手及板A端的力分别都是T(依定滑轮使用特点)根据杠杆平衡条件： TL+T（L/2）=(mg+mg/2)（L/2） 解得T =mg/2。又由
5、力的相互作用可知，运动员作用在绳上的拉力为mg/2。说明：此题考查简单机械组合知识、物体受力分析方法、定滑轮使用时的特点将杠杆与人组成整体来讨论平衡问题，可以简化受力分析过程，值得效仿若是将板与人隔离后分析受力，也可得出同样的结论 例6螺旋千斤顶是一种常用的起重装置（如图5所示），用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的重物就随螺杆一起上升。若螺杆的直径为D ，螺距为h ，手柄末端到转轴的距离为L，要举起质量为M 的重物时，至少要给手柄顶端多大的力？解析： 螺旋千斤顶是一种举重螺旋。螺旋是斜面的一种变形，相当于绕在圆柱体上的斜面。螺旋手柄转动一周时，手柄末端通过的距离为 s=2L，垂直于手柄的力F 所做的
6、功为W1=F2L，螺旋转动一周时重物升高h ，克服重物所受重力做的功为W 2=Mgh。根据功的原理，在理想情况下，Wl=W2，即F2LMgh ，FMgh2L 图5 因为螺距很小，手柄很长，故2L，因此动力F 远小于阻力Mg，也就是用较小的力就可以将较重的物体举起。在实际情况下，螺旋的机械效率W有用总MghF2L，图5F是实际情况下使用时，作用在手柄末端的动力，由于有用功小于总功，所以螺旋的机械效率也总小于1。实际情况下，2L仍远远大于，所以F仍小于Mg，使用举重螺旋举高重物还是省力的。 例7 用如图6所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力F 为11.6N，滑轮组的机械效率为7
7、5。当重物离开水面时，拉力为14.5N(整个装置的摩擦和绳重不计)，求重物的密度解析：当重物浸入水中时，设重物G 向上运动的高度为h 。则有用总=（G F浮）h /F2h=75 图6进而求得：GF浮=17.4N 。 又由滑轮组的省力规律可知F =0.5G动十(GF浮)从而得动滑轮的重 G动=5.8N 。当重物离开水后，自由端绳拉力F1=0.5G动十G于是得重物的重力G =23.2N 。 将G =23.2N 代入GF浮=17.4N，可求得重物在水中所受浮力F浮=5.8N，进而由阿基米德原理求得重物的体积为V ，最后由=m/V便可得重物的密度为=4.0103kgm3。 对应训练题一、选择题：1.室
8、内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图（图7所示）可确定 A、桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B、桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C、桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆D、桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆2.水平地面上，慢慢地把一根粗细均匀的钢管竖起，如果力的方向总是竖直向上的，在管慢慢竖起的过程中，力F 的大小将 图7A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、先变大后变小3自行车的部分零部件如：（l）把头；(2)脚踏板与链条齿轮；(3)前轮与它的轴；(4)链条带动后轮前进时的后轮和后轮上的链轮；(5)
9、在滑行时的后轮和后轮上的链轮。以上这些零部件中属轮轴的是 A(1)，(2)，(4) B(1)，(2)，(3)，(4)，(5)C(2)，(3)，(4)，(5) D(1)，(2)，(4)，(5) 4.在一根甲头粗、乙头细的直木棒上某一位置用绳子吊起来，木棒恰能保持平衡。若将此棒从绳子悬吊处截成两段，则 A、甲段的质量等于乙段 B、甲段的质量大于乙段C、甲段的质量小于乙段 D、无法判断哪段质量大5.同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出以下假设：滑轮组机械效率的高低可能与动滑轮的重有关滑轮组机械效率的高低可能与被提物重有关滑轮组机械效率的高低可能与物体提升的高度有关滑轮组机械效率的高低
10、可能与承重绳子的段数有关 图8然后一位同学设计了如图8所示的两个滑轮组，进行对比验证提出的假设，则该实验验证的假设是 A、 B 、 C 、 D 、6.拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢，这是为了 A、提高传动机械的效率 B、增大拖拉机的牵引力C、节省燃料 D、提高柴油机的功率7.山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样可以使上山的汽车 A、提高功率 B、提高机械效率C、减小所需的牵引力 D、减小所需的功8.一台水泵每秒钟内可把80kg水抽到10m高处，若水泵效率为80，带动水泵的电动机效率为85，则下列电动机中的哪一台可以带动水泵工作 A、9.8kW的电动机 B、12kW的电动机C、10kW的电
11、动机 D、6kW的电动机9.甲、乙两同学进行爬杆比赛，甲用9秒钟，乙用10秒钟都爬上杆顶(杆长相同)，甲、乙两人的体重之比是56，则甲、乙两人爬杆的平均功率之比是 A、34 B、43 C、2527 D、2725二、填空题：10下列设备中都使用了简单机械，请填入所用简单机械的名称（全名）。起重机钢索下面吊钩上的铁轮是 ，旗杆顶端的轮是 ，自行车的飞轮与后轮是 。11列车上有出售食品的手推车（如图9所示）。若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A 时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是 _（写出字母）；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是_ _，手推车可以视为_杠杆。
12、图9 12地面上有一条大木杆，抬起A 端需用力300N ，抬起B 端需用力200N。这条木杆的_ _端较粗，整个木杆所受的重力为 N。13如图10所示，A、B为一杆秤的两个提钮。如果提将纽分别用两段粗铁丝替换，那么使用提钮_ _称物体质量时，称出的物体质量将比物体的实际质量_ _。（填“大”或“小”） 图10 图1114如图11所示滑轮组装置处于平衡状态，物体A 重为2103N，B 物体重为800N，则B 物体对支撑面的压力是 N。(滑轮重、绳重、摩擦均忽略不计)15如图12所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杠，他的重心在A点，重力为500N，那么将他的身体撑起，双手对地面的压力至少
13、为 N 。若1min内做30个俯卧撑，每次肩部上升的距离为0.4m, 则他的功率至少为 W. 图12三、实验题：16.有一支杆秤，量程是2kg，现给你质量为2kg的标准砝码，一根足够长的刻度尺。（1）请你说明，如何检验此杆秤是否准确？（2）如果不准确，应重新刻度，写出简单的刻度方法（要求准确到50g）。17.硬钢片做成的瓶盖起子有两种用法。如图13所示。A、B是开盖时起子和瓶盖接触的两点。在瓶盖和瓶口的接触点中，D和E分别是离手最远和最近的两点。开盖时手对起子施加的力F作用在G 点，瓶口对瓶盖的阻力可以认为作用于瓶盖的中心C 点（图中没有标出）。如果瓶盖在打开的过程中没有发生明显的弯折。（1）
14、分别指出图中13(a)、(b)两种情况杠杆的支点。（2）图13(a)、(b)两种用法中哪一种比较省力？为什么？ 图13四、 计算题：18小华用一根长6M、半径7.5cm的均匀粗木棒为爸爸设计了一架能搬运柴草的简易起重机（如图14所示）。他把支架安在木棒的长处，每捆柴草重1000N，为了使木棒平衡以达到省力的目的，他又在另一端吊一块配重的石头 ,请你算出这块配重的石头应有多重？（木棒密度0.8103kg/m3，g10N/kg。） 图1419塔吊是建筑工地上普遍使用的一种起重设备，如图15所示的塔吊，AB为支架,CD为水平臂,其上OD段叫平衡臂,C 端配有重体,OD 段为吊臂,E 处装有滑轮组,可
15、在CD 两点间移动,滑轮组重力及摩擦不计：OE =15m,若用此塔吊能吊起的重物的最大质量为0.8t，则当滑轮组上移到点D（OD=25m）时能够安全吊起的重物最大质量为多少？OE =15m,若用此塔吊将质量为0.8t的钢材的匀速吊起8m，然后水平慢慢转动90送到指定位置这一过程中塔吊对钢材做了多少功？ 图15参考答案： 一、 选择题 1、D 2、A 3、A 4、B 5、B 6、B 7、C 8、B 9、C二、填空题10、动滑轮 定滑轮 轮轴 11、 C B 省力 12、A 500 13、B (A) 大（小） 14、300 15、300 60三、实验题16、如图，秤钩到提纽的距离为d ,零刻度(即
16、定盘星)B 到满刻度C 的距离为L，B 到提纽的距离为L0,秤杆和秤钩所受重力为G ，秤水平时G 对提纽的力臂为d0。设秤砣的质量为m ，杆秤的最大秤量为M (即杆秤上满刻度C 的示数)。若把秤砣挂到零刻度B位置，秤平衡时秤钩是空的(称作空秤平衡)，根据杠杆平衡条件得 mgL0=Gd0 (1)当把秤砣挂放在C 点，则在秤钩上需同时挂一质量为M 的物体，秤又达到平衡。根据杠杆平衡条件得: Mdg=Gd0+mg(L-L0) (2)解式(1)、(2)得m=Md/L从杆秤上读出最大秤量M ，用直尺量出d 和L，代人上式即可求出秤砣的质量m 。本例题有多种解法，其核心都要应用杠杆平衡条件。17、（1）图中 (a) 杠杆的支点是D、(b)杠杆的支点是E。（2）图(a)用法比较省力，因为在两种用法中，阻力臂和大致相等而(a)用法中动力臂较长。四、计算题：18、解：对木棒受力分析如图所示。以O为转动轴：(设木棒长度为L)G草（3/4）L+G木L/4=G石L/4G石3G石G木3G草木r2L木g=310000.8103.147.52 1046103848N19、解：(1)F1L1F2L2；8103g15mg25；m0.48103kg0.48t(2)Wmgh0.81031086.4104(J)本文发表在物理教学探讨
