第一课时杠杆滑轮人大附中胡展翅.docx

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第一课时杠杆滑轮人大附中胡展翅

第三单元简单机械、功和能

第一课时：

杠杆、滑轮

【考点前测】

考点1：

杠杆及力臂概念

1.杠杆：

一根硬棒，在如果绕着固定点转动，这根硬棒叫做杠杆。

杠杆的五要素：

（1）支点：

杠杆绕其转动的点，一般用字母O表示该点。

（2）动力：

，一般用字母F1表示。

（3）阻力：

，一般用字母F2表示。

（4）动力臂：

从支点到的距离，一般用L1表示。

（5）阻力臂：

从支点到距离，一般用字母L2表示

2．力臂：

从到力的作用线的距离。

找力臂时，应先找出________的位置，再沿动力和阻力的作用方向画出________，然后从________作________的垂线，就可画出力臂．

考点2：

杠杆平衡条件

1.杠杆平衡是指杠杆处于或的状态。

2.杠杆的平衡条件：

，即F1·L1＝F2·L2

考点3：

运用杠杆平衡条件解决有关问题

考点4：

滑轮

1．定滑轮：

定滑轮实质上是一个杠杆，所以使用定滑轮不省力，但能改变动力的，在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。

2．定滑轮：

动滑轮实质是的杠杆，动滑轮省一半力，但费距离，且动滑轮不能改变力的方向。

3．滑轮组：

滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成，可以达到既省力又改变力的作用方向的目的，在忽略滑轮组与轴之间的摩擦和绳重的情况下，使用滑轮组提升重物时，所用的力F与物重G物及G动的表达式为；绳子自由端移动距离S与物体被提升的高度h的表达式为.（有n股绳与动滑轮接触）

【典型例题】

例1：

画出图3-1-1所示剪刀、图3-1-2所示的酒瓶起子在使用时的杠杆示意图

解析：

杆杆示意图包含支点、力、力臂。

先找支点，再找杠杆所受的动力与阻力（注意不是杠杆施力）。

画力臂时，应先找出支点的位置，再沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线，然后从支点做力的作用线的垂线，支点到垂足的距离就可画出力臂并用字母L表示

图3-1-1图3-1-2

例2：

（2013广州中考）小聪估测书包重量，现有细绳、重量可忽略的长硬棒、刻度尺、一瓶600mL的水，空瓶的质量忽略不计。

（1）这瓶水的质量m=________，重量G=________。

（1mL=1cm3，水的密度是1g/cm3，g=10N/kg）

（2）手提细绳，如图3-1-3，若硬棒水平静止。

在图中标示需要测量的长度。

（3）书包的重量约为________（用上述求得及所测得的物理量符号表示）

（4）若测量中硬棒挂书包一端下沉，你有什么办法让硬棒恢复水平平衡？

图3-1-3

_________________________________________________________________。

解析：

答案

（1）0.6kg，6N；

（2）如图所示；

（

（4）把书包向右移动一点（或把细绳向左移动一点）；

分析

（1）考察质量密度公式ρ=m/v、重力公式G=mg。

（2）作出此杠杆的力臂，其中细绳处为支点。

（3）根据杠杆平衡条件F1·L1＝F2·L2，计算书包重量。

（4）当书包一端下沉，说明F1·L1过大，因此减小F1或者L1都可。

这是一道杠杆与密度的综合题，考查了学生对杠杆平衡条件的理解以及密度与质量关系的简单计算。

在填写质量与重量时注意写上单位。

例3．体重是600N的人站在200N重的木板上，如图3-1-4所示，求：

（1）人要对绳施以多大的拉力才能使木板悬在空中静止？

（2）当木板悬空静止时，人对木板的压力是多大？

图3-1-4

解析：

（1）见图3-1-5所示，以“人和板”为研究对象，受力如图所示，则根据平衡条件有4FFF2FG人G板

∴

　　100N

（2）人对木板的压力为

NG人F

　600100

　500N

图3-1-5

例4．如图3-1-6所示的装置中，用200N的力F拉着物体A在水平面上匀速前进．若A与滑轮相连的绳C上拉力大小是120N，不计滑轮和绳的重力以及绳与滑轮之间的摩擦，求：

（1）A、B各受地面的摩擦力为多大？

（2）若A运动的速度为3m/s，则B运动的速度为多大？

图3-1-6

解析：

（1）A物体在水平方向受到三个力的作用，如图3-1-7所示，受到拉力F，地面的摩擦力f1，C对A的拉力T．三个力的关系为FTf1200120f1，f180N

图3-1-7

滑轮C在水平方向受到三个力的作用，如图3-1-8所示，三个力的大小关系为：

图3-1-8

PPT

对于B物体，在水平方向受到拉力P和地面阻力f2作用，这二个力为一对平衡力：

f2P60N．

（2）由于

所以

vB6m/s

【变式练习】

1.标出杠杆的力臂见图3-1-9

图3-1-9

2．如图3-1-10所示，力F的方向顺时针地改变，其力臂的大小如何变化？

为什么？

图3-1-10

3．如图3-1-11所示，杠杆处于平衡状态，下面的措施中必能使杠杆保持平衡的是（　）

A．两端各增加相同数量的钩码

B．左右两端增加的钩码数之比为1∶3

C．左右两端增加的钩码数之比为3∶1

D．右端增加两个钩码，并向O移动一格

图3-1-11

4．如图3-1-12所示，将一根直棒一端固定在墙壁上的O点，另一端用一个力F与棒垂直，若根从图示位置转到虚线位置，则其过程中，力G的力臂为（　）

A．先增大后不变

B．先增大后减小

C．先减小后增大

D．不变

图3-1-12

5.如图3-1-13所示，滑轮重力不计，G1100N，G2500N，若悬挂滑轮弹簧测力计的示数为F1，物体G2对地面的压力为F2，则（　）

A．F1200N，F2400N

B．F1300N，F2300N

C．F1400N，F2300N

D．F1600N，F2400N

图3-1-13

6．一根绳子只能承受200N的拉力，要使滑轮提起700N的重物，不计动滑轮重和摩擦，要求用的滑轮数最少，应如何装配该滑轮组，通过计算回答，并画出绕绳方法．

7．如图3-1-14所示，物重为G，在水平拉力F的作用下匀速前进，F速度为vm/s，这时物体受到的摩擦力的大小和物体运动的速度分别为（　）

图3-1-14

A．

，2v

B．2F，

C．F，v

D．G，2v

8．在图3-1-15所示的装置中，不计滑轮的重力和摩擦，若拉力F4N，则两弹簧测力计的示数（　）

A．甲为8N，乙为12N

B．甲为12N，乙为8N

C．甲为8N，乙为8N

D．甲为12N，乙为12N

图3-1-15

【巩固训练】

1．售货员用食品夹夹取糕点，食品夹属于________杠杆．（选填“省力”、“费力”或“等臂”）

2．下列关于杠杆的说法中，错误的是〔〕

Ａ．杠杆可以是直的，也可以是弯的

B．动力、阻力使杠杆转动方向相反，但他们的方向不一定相反

Ｃ．支点可以在杠杆的端点，也可以在力的作用线之间

Ｄ．杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和

3．如图3-1-16所示。

把一把米尺，在O点支起，两边分别挂相同砝码各4个和2个，下列情况下，哪种情况还能保持平衡（）

A．两边砝码组各向支点处移近一个格

B．两边砝码组各向支点处移远一个格

C．两边钩码组各减少一个钩码

D．两边钩码组各减少一半钩码

4．如图3-1-17所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G，O为支点，在A端用力使杠杆平衡。

下列叙述正确的是（）

A．此杠杆一定是省力杠杆

B．沿竖直向上方向用力最小

C．此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆；

D．沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡

5．图3-1-18中，O为一根轻质杠杆的支点，OA=2m，OB=2．5m，A点处挂着重100N的物体。

若在B端施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置上保持静止，则这个力的大小和方向是〔〕

A．20N，竖直向上B．20N，竖直向下

C．80N，竖直向上D．80N，竖直向下

6．如图3-1-19用三个力沿不同的方向拉绳子,则〔〕

A．F1最大　B．F2　C．F3最大；D．一样大

7．如图3-1-20所示的装置处于静止状态,不计滑轮重量和摩擦的情况下,G1和G2之比为（　　）

　　　　A．1:

2B．1:

1　C．2:

1D．4:

1

8．图3-1-21是用滑轮组把陷入沟里的汽车拉出来的两种方法，你看哪种方法更省力？

（）　

A．甲图的方法　B．乙图的方法C．两图的方法一样D．无法比较

9．使用滑轮组时，拉起重物所用力大小决定于（）

A．定滑轮的个数B．动滑轮的个数C．定滑轮和动滑轮的个数D．连接动滑轮绳子的条数

10．使用如图3-1-22所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是〔〕

A.甲B．乙C．丙　D．丁

11．在力的作用下，绕某一_________转动的硬棒叫杠杆。

杠杆的五个要素是_______、________、________、________、_________。

从支点到_________________的距离叫动力臂。

12．用某杠杆匀速提起重物可以省五分之二的力，这个杠杆阻力臂跟动力臂之比L2∶L1=_______。

13．在“研究杠杆平衡条件”的实验中，要调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了便于___________的测量。

14．一个带有刻度的均匀杠杆，在中点支起，如图3-1-23所示。

当在B处挂300N的钩码时，在A处应挂___________N的钩码，杠杆才能平衡，杠杆平衡后，如果再在杠杆两侧钩码的下面同时挂100N的钩码，则A端将向___________转动。

（填“顺时针”或“逆时针”）　

图3-1-23

15．画出图3-1-24杠杆示意图中的动力臂和阻力臂。

16．使用____滑轮不能省力，但可以改变_______；使用___滑轮可以省一半力。

就杠杆的力臂长短关系来看，定滑轮实际上就是_______杠杆，而动滑轮是_______的杠杆。

17．使用滑轮组时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮和重物被n股绳子吊起，所用的力就是___________，其关系是___________。

18．如图3-1-25所示，物体重G=500N，滑轮重10N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为__________N，挂钩A承受_______N的拉力，拉力F为_________N，若绳子自由端向上拉动0.5m，则物体向上移动________m。

【考点后测】

一、单项选择题

1．如图3-1-26所示，AOB为一根杠杆，O为支点，在杠杆A端处用细绳悬挂重为G的物体，B端处施加外力，若杠杆自重不计，设保持AO段在水平位置平衡时，在B端需施加的最小的力为F1，若保持BO段在水平位置平衡时，在B端处需施加的最小的力为F2，则（　）

A．F1F2

B．F1F2

C．F1F2

D．条件不足，无法判断

图3-1-26

2．用滑轮组提升物体，当绳子自由端被拉下3m时，物体升高了0.5m，被提升物体的质量是30kg，若动滑轮自重和摩擦不计，则拉绳子的力应为（　）

A．40N

B．49N

C．98N

D．5N

3．要用5N的力刚好提起重20N的物体，可以应用下列简单机械中的哪一种（不计机械本身重和摩擦）（　）

A．杠杆

B．一个定滑轮

C．一个动滑轮

D．一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组

4．如图3-1-27所示，弹簧测力计下挂一个重为0.1N的滑轮，用细绳挂一个重50N的物体G，细绳绕过滑轮后，在另一端挂一个重0.1N的小物块，当静止时弹簧测力计上的读数是（　）

图3-1-27

A．50N

B．0.2N

C．50.2N

D．0.3N

5．如图3-1-28所示，用杠杆提升重物，设作用在A端的力始终竖直向下，则在将重物提升到最高处的过程中，F的大小将（　）

A．保持不变

B．逐渐变大

C．逐渐变小

D．先变大，后变小

图3-1-28

6．如图3-1-29所示的两个机械装置正在匀速提升重物G，A和B是两个滑轮，其中（　）

图3-1-29

A．A是定滑轮B是动滑轮

D．A是动滑轮B是定滑轮

C．A和B都是定滑轮

D．A和B都是动滑轮

二、多项选择题（3个左右）

1．下列说法中不正确的是（　）

A．托盘天平是等臂杠杆，杆秤是不等臂杠杆

B．从杠杆的支点到力作用点之间的距离叫力臂

C．动力臂和阻力臂之和一定等于杠杆的杆长

D．杠杆平衡时，支点一定在两力之间

2．在下面的具体事例中，能用杠杆原理解释的是（　）

A．用一只手把标枪抛出

B．用一只手握笤帚扫地

C．双手握锹端起垃圾

D．双手挥锄铲除杂草

3．如图3-1-30所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（　）

A．三个杠杆都是省力杠杆

B．三个杠杆都是费力杠杆

C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆

D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆图3-1-30

三、填空题（4个左右）

1．钢丝钳（俗称“老虎钳”）是人们日常生活中的一种常用工具，它的钳口刻纹是用________的方法增大摩擦的，用钢丝钳剪断铁丝时，它是________杠杆．（选填“省力”、“费力”、“等臂”）

2如图3-1-31所示的杆秤上有A、B两个提纽，要称量较重的物体时，应使用________提纽．

图3-1-31

3一根木质拐杖在O点处将其支起时，拐杖恰好处于水平平衡状态，如图3-1-32所示，若在O点处将拐杖截断，比较两段质量大小，则________段的质量大．

图3-1-32

4如图3-1-33所示，水平桌面上的物体A重30N，在力F的作用下做匀速运动，此时弹簧测力计的示数为2N．若滑轮组重及滑轮与绳间的摩擦均不计，则作用力F________N，物体A受到的摩擦阻力f________N．图3-1-33

四、实验探究题（4个左右）

1．某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验：

（1）实验前，发现杠杆处于如图3-1-34所示的位置，为了使杠杆在________位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向________移动（选填“右”或“左”）．目的是为了能在杠杆上________．

图3-1-34

（2）杠杆平衡后，若在a点挂2个50g钩码，那么在b点应该挂________个50g钩码才能使杠杆恢复平衡．

2．给你一根直尺、钩码和细线，如何测定一只鸡蛋的质量？

图20

3.小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。

小东利用身边的器材设计出一个实验方案。

首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图3-1-35所示。

下面是小东测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OE的长度Lo；

（2）把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；

（3）______________________________________________________________；

（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为：

__________________________________。

4．小梅想探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。

实验过程中，小梅保持阻力为2N，阻力臂为0.15m不变，然后改变动力臂L1和动力F1，并保持杠杆水平平衡，分别测量出动力臂L1和动力F1的数据如下表所示。

请你根据实验条件和实验数据帮助小梅归纳出动力F1跟动力臂L1的关系：

。

L1/m

0.3

0.25

0.15

0.1

0.06

0.05

F1/N

1

1.2

2

3

5

6

五、计算题（3个左右）

1.一个盛油的圆柱体铁桶，高100cm，底部直径是60cm，重1500N，如图3-1-36所示，要使底部B稍微离开地面，在D点需加的水平推力F是多少？

图3-1-36

2．如图3-1-37所示，AC为一根杆，杆的A端为固定转轴（不计摩擦），C端挂一电灯，通过变化绳子BD的长度可以使杆上下转动，用来调节灯的高度，设杆AC长为2m，灯重15N，杆处于水平位置时A点到绳子BD的距离为0.75m，求此时绳子对杆的拉力是多大？

图3-1-37

3．如图3-1-38所示，用滑轮组从H15m深的水中匀速提起底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体，该物体的密度为2.5103kg/m3，如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力为400N，不计轮重与摩擦，取g10N/kg．求：

当物体以0.2m/s速度被匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？

图3-1-38

参考答案：

【变式练习】

1.

找力臂时，应先找出支点的位置，再沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线，然后从支点作力的作用线的垂线，就可画出力臂．

2.解析：

根据Gl2Fl1，由于G一定，l2不变，而l1先变小后变大，故F先变小后变大．

3．C；4．B；5.A；

6.解析．

，F200，G700

（股）

n取4股．见图12-5-2所示．

7.A；8.B

【巩固训练】

1．费力；2．D；3．D；4．C；5．C；6．D；7．A；8．A；9．D；10．D；11．固定点动力阻力支点动力臂阻力臂动力作用线的垂直距离；12．3：

5；13．力臂；14．450逆时针　；15．略16．定滑轮力的方向动等臂动力臂2倍于阻力臂的杠杆；17．物重的几分之一1/n；18．5002502501

【考点后测】

一、单项选择题；

1.C；2.B；3.A；4.D；5.A；6.B；

二、多项选择题

1.BCD；2.BCD；3.ABD；

三、填空题

1.增大粗糙省力；2.A；3．左；4．24；

四、实验探究题

1.水平右直接读出（测得）力臂；

2.如图所示，调整位置使直尺水平，读出l1、l2则鸡蛋的质量

3.用刻度尺测出OD的长度L1ρ油=（L0-L1）ρ/L0

4.杠杆平衡时，如果阻力为2N、阻力臂为0.15m且保持不变，则F1=0.3Nm/L1

五、计算题

1.450N；2.根据杠杆的平衡条件F1l1F2l2

3．圆柱体的重为GGgV2.5103100.0221000N最小浮力Fmin

FminG2Fmax10002400200N此时圆柱体浸入水中的深度为h

Fmin水gSh

从开始运动到绳子被拉断时，圆柱体上升的高度为hHh15114m

这个过程中物体运动的时间为t

即当物体以0.2m/s速度被匀速提起时，经过70s时间绳子被拉断．