1、第14讲简单机械杠杆五要素和平衡条件1 杠杆的五要素和平衡条件定义 一根硬棒，在力的作用下绕着_转动的硬棒叫做杠杆支点 如图所示，杠杆绕着_，用字母_表示动力 如图所示，使杠杆_的力，用字母_表示阻力 如图所示，_杠杆转动的力，用字母_来表示动力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l1表示五要素阻力臂 如图所示，从支点到_的_，用字母 l2表示探究过程实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响，实验中使杠杆在水平位置平衡，目的是方便从杠杆上直接读出力臂动力动力臂=阻力阻力臂结论F1l1 = F2l2探究杠杆平衡条件说明 为了消除实验中错误的结论：动
2、力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离，可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆【提示】画力臂：（1）先在杠杆示意图上确定出支点.（2）画出动力作用线和阻力作用线；（3）最后从支点向力的作用线引垂线.2.杠杆的分类力臂关系 力的关系 距离关系 实例省力杠杆 L1 _ l2 F1 _F2 省力，_ 距离 羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆 L1 _l2 F1_ F2 _，省距离 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆 L1 _l2 F1 _F2 不省力，不费力 天平、定滑轮等【提示】省力杠杆必然费距离，省距离杠杆必费力，既省力又省距离的杠杆是不存在的.滑轮比较 分类定
3、滑轮 动滑轮 滑轮组示意图定义 中间的轴_的滑轮 和重物一起_的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质 _杠杆 动力臂为阻力臂倍的杠杆特点 不能_但是能改变_能省_的力，但不能改变_在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下，F_.距离的关系_ _ _【提示】判断滑轮组绳子段数 n 的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段，则 n 就是几.如图甲、乙所示.斜面与轮轴斜面 轮轴示意图定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面由_和_组成，能绕共同轴线转动的 _叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴特点 省力机械 能够连续旋转的_，支点就在_，轮轴在转动时轮与轴有相同
4、的_应用 螺旋、楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手【提示】轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴.命题点 1 杠杆如图为用瓶起开启瓶盖的情景，关于该瓶起使用时的杠杆示意图正确的是( )方法归纳：画力臂是力学作图题中的一个难点，但做力臂也是有一定的规律可循，即一定点（支点），二画线（力的作用线），三从支点向线引垂线.1. “竹抻面”是我国传统面点美食，如图甲，在制作面团的过程中，让一段毛竹的一端固定在绳扣中，人坐在另一端可以上、下跳动，面团在毛竹不断的挤压下变得更有韧性.如图乙是它的原理图，可以把毛竹视为一根杠杆.关于此杠杆的叙述中，正确的是
5、( )A.B 是支点B.杠杆在 B 点受到向下的力C.杠杆在 B 点受到的力大于 F1D.A 点移动的距离小于 B 点移动的距离2.如图所示，足够长的均匀木板已调节到水平平衡状态.在支点 O 的两边分别有做相向匀速直线运动的甲、乙两玩具电动小车，当重为 4 N 的甲车位于支点右边距支点 3 m 处时，为保持木板平衡，重为 6 N 的乙车应在支点左边距支点_m 处，如果甲车速度为 0.15 m/s，则乙车的速度应为_m/s 才能保持木板平衡始终不被破坏.（车未到支点 O 前）3.某剧组为拍摄节目需要，设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度，轻质杠杆ABO 可绕 O 点转动，请在
6、图中画出：（1）杠杆所受拉力的力臂 L1；（2）杠杆所受阻力 F2的示意图.命题点 2 杠杆的分类如图所示的器具，属于省力杠杆的是( )方法归纳：根据杠杆平衡条件，要判断杠杆是否省力，关键在于动力臂和阻力臂的长短关系.首先应找准支点，并明确动力和阻力，然后过支点作动力臂和阻力臂，最后再根据动力臂和阻力臂的长短关系判断是省力杠杆还是费力杠杆，即动力臂比阻力臂长的为省力杠杆，动力臂比阻力臂短的为费力杠杆.1.如图所示的简单机械，在使用中属于费力杠杆的是( )2.室内垃圾桶平放时桶盖关闭不使垃圾发出异味，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（如
7、图所示）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，且都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆3.如图所示的杠杆是_杠杆，（填“省力”或“费力”），图中 O 为支点，F 1的力臂l1，F 2的力臂 l2，当杠杆平衡时，F 1与 F2定量关系式为_.命题点 3 滑轮根据图中所给的滑轮，请用绕线方法画出绕线（要求所给的滑轮都利用）.方法归纳：当绳子段数为奇数时，绳子的起点系在动滑轮钩子上；当绳子段数为偶数时，绳子的起点系在定滑轮钩子上.可以简单记为
8、“奇动偶定”.绳子绕法是依次从内到外，先绕小滑轮后绕大滑轮.即从小到大，从内到外.1.如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是( )2.如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，取下晒干的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能.图中动滑轮有_个，此装置_（填“能”或“不能”）改变动力的方向.3.如图所示，利用滑轮组匀速提升重物，经过 10 s，重物被提升了 3 m，则绳子自由端移动的速度是_m/s.命题点 探究杠杆的平衡条件探究杠杆平衡条件实验是简单机械中的一个重要探究实验，是中考
9、考查的重点内容，其主要考点为：杠杆水平调节的方法和目的、实验结论的得出、杠杆平衡条件的应用等.在探究“杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，杠杆停在如图甲所示的位置，小明应该将杠杆右端平衡螺母向_（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于测量_的大小.（2）杠杆在水平位置平衡后，在杠杆左边挂上钩码，在右边用测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置重新平衡，如图乙所示，当测力计的示数如图丙所示，则此时测力计的拉力大小是_N.（3）以测力计拉力为动力 F1，钩码重力为阻力 F2，多次调整力与力臂的大小来进行测量，得出的数据如表所示：实验次数 动力 F1/N 动力臂 L1/ cm
10、阻力 F2/N 阻力臂 L2/cm1 2 10 2 102 1 20 2 103 2.5 10 1 25分析表中数据得出：杠杆的平衡条件是_.（4）在本实验中需要进行多次测量的目的是( )A.减小误差 B.求平均值C.使结论具有普遍性（5）当测力计由竖直方向变为向右倾斜下拉并保持杠杆在水平位置平衡，如图丁所示，此过程中测力计的拉力 F_（填“变大”“不变”或“变小”）.方法归纳：（1）杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂，公式表达为：F1l1F 2l2；（2）调节杠杆在水平位置平衡的目的是力臂的大小可以直接从杠杆上读出，测量力臂比较方便；（3）在探究杠杆
11、的平衡条件时，实验数据至少测量三组，这样才能够使实验结论具有说服力，不具有偶然性.（6）小明组通过实验探究得出了杠杆的平衡条件是：动力乘以支点到动力作用点的距离等于阻力乘以支点到阻力作用点的距离.请利用图中的实验器材证明小明的观点是错误的.写出简要的实验步骤及实验现象.一、选择题1.如图，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间，图钉作为杠杆，其支点是( )A.A 点 B.B 点C.C 点 D.O 点2.如图，手持 10 kg
12、物体保持平衡，此时肱二头肌收缩所承受的力一定( )A.大于 98 N B.小于 98 NC.等于 98 N D.等于 10 kg3.如图所示，杠杆 OAB 能绕 O 点转动，在 A 点挂一重物 G，为保持杠杆在水平位置平衡，在 B 点分别作用的四个力中最小的是( )A.F1 B.F2C.F3 D.F44.如图为吊车从图示位置向上起吊货物的
13、工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕 O 点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直.下列说法正确的是( )A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大D.吊臂是一个省力的杠杆5.如图所示，当右端挂 5 N 的物体 A 时，物体 B 在平面桌上恰好能向右做匀速直线运动，若现在要使物体 B 向左做匀速直线运动，则应对物体 B 施加的力为( )A.水平向左，5 N B.水平向
14、右，5 NC.水平向左，10 N D.水平向右，10 N6.用如图所示的四种简单机械,将同一物体从低处匀速搬到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )二、填空题7.在如图所示的工具中，属于省力杠杆的是_；属于费力杠杆的是_；属于等臂杠杆的是_.8.如图所示，用固定在墙上的三角支架 ABC 放置空调室外机.如果 A 处螺钉松脱，则支架会绕_点倾翻.已知 AB 长 40 cm，AC 长 30 cm.室外机的重力为 300 N，正好处在 AB 中点处，则 A 处螺钉的水平拉力为_N（支架重力不计）.为了安全，室外机的位置应尽量_（填“靠近”或“远
15、离”）墙壁.9.如图所示的钢丝钳是_（填“省力”或“费力”）杠杆，剪铁丝时动力臂长为 10 cm，阻力臂长为 2 cm，若铁丝被剪断需要 800 N 的力，小明至少用_N 的力才能将铁丝剪断.10.在探究杠杆平衡条件的实验中，保持杠杆在水平位置平衡，就可以直接从杠杆上读出_.如图所示，在支点左侧 20 cm 刻度处挂 3 个重均为 0.5 N 的钩码，右侧 30 cm刻度处用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，使其水平平衡，此时弹簧测力计拉力为_N，保持弹簧测力计悬点位置不变，使其拉力方向斜向右下方，仍使杠杆水平平衡，弹簧测力计示数变_.11.山地自行车的变速器是通过改变链盘和飞轮的大小，从而达到调节
16、骑行速度和调节骑手骑行时脚上用力的大小的目的.用力蹬脚踏板使自行车加速前进时，后轮受到摩擦力的方向_（填“前”或“后”）.在上坡时，为了更省力，应适当变换调速器，即采用较_的链盘和较的飞轮组合_（填“大”或“小”）.12.使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率.（1）如图甲，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮，这组导向轮属于_（填“动滑轮”或“定滑轮”）（2）如图乙，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了_，从而在使用时更加省力.三、实验探究题13.如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由 4 个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转
17、摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：（1）假设衣服和晾衣架（含动滑轮）等的总重是 50 N，则静止时绳子拉力是_N；（各种摩擦力忽略不计）（2）要使衣架横梁上升 1 m，则绕进旋轮上的绳子长度是_m；（3）通过增加一个滑轮，可以使此装置更省力，请你在原图上画出正确的绕线方法（滑轮位置自己合理选定）.14.在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆尺、支架、细线、质量相同的钩码若干.（1）将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向_.（2）某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图甲这一组数据得出探究结论？_（填“能”或“不能”
18、）理由是_.（3）如图甲所示，杠杆在水平位置平衡如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆_（填“左”或“右”）端将下沉.（4）如图乙所示，用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，若使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_（填“变大”、“变小”或“不变”），其原因是：_.四、计算题15.杠杆平衡时，动力 F1的大小为 10 N，动力臂 l1为 0.2 m，阻力臂 l2为 0.1 m，求阻力F2的大小.第 14 讲 简单机械考点解读考点 1 1. 固定点 O 转动的点 O 转动 F1
19、 阻碍 F2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2. 费 费力 = =考点 2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向 G s=h s=2h s=nh考点 3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线
20、转速各个击破例 1 D题组训练 1.C 2. 2 0.1 3.例 2 B题组训练 1.B 2.D 3.省力 F 1l1=F2l2例 3题组训练 1.C 2. 2 能 3. 0.6实验突破例 (1) 右 力臂 (2) 1 (3) 动力动力臂=阻力阻力臂 (4) C(5) 变大 (6) 实验步骤：杠杆在左端某处挂 3 个钩码；弹簧测力计竖直向上拉动杠杆，记下弹簧测力计的示数 F1；弹簧测力计斜向上拉动杠杆，
21、记下弹簧测力计的示数 F2实验现象：F 2F 1.整合集训1.C 2.A 3.C 4.B 5.C 6.D 7.羊角锤 筷子 定滑轮 8. C 200 靠近 9.省力160 10. 力臂 1 大 11. 前 小 大 12.（1）定滑轮 （2）减小阻力臂 13.（1）12.5 （2）4（3）14. (1) 左调 (2) 不能实验次数太少，得出的结论具有偶然性 (3)左 (4)变大其力臂变小 15.杠杆在水平位置上平衡，根据杠杆平衡条件的公式 F1l1=F2l2可以得出F2=F1l1/l2=10 N0.2 m/0.1 m=20 N.