第19课时简单机械.docx
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第19课时简单机械
第19课时 简单机械
一、杠杆
考点1 指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 a
1.杠杆的定义:
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。
杠杆可以是直的、也可以是弯的。
2.杠杆的五要素:
________、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
3.动力和阻力的方向不一定相反,但作用效果一定相反。
1.力臂是____________________的距离,而不是支点到力的作用点的距离。
2.作力臂的步骤
a.找出支点O的位置;
b.画出动力作用线和阻力作用线;
c.从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为________和________。
1.杠杆保持________或____________状态,称为杠杆平衡。
2.杠杆平衡的条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂,即____________。
杠杆类型
力臂关系
平衡时力的关系
优缺点
应用
省力杠杆
l1>l2
________
省力,费距离
撬棒、瓶盖起子等
费力杠杆
l1 F1>F2 ________,省距离 镊子、火钳等 等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力,不省距离 天平、定滑轮等 1.人的头颅——等臂杠杆 抬头时,可以在颈部找到杠杆,杠杆的支点在脊柱之顶,支点后的肌肉收缩提供动力,头颅的重量是阻力。 这个杠杆几乎是个________杠杆。 2.人的手臂——费力杠杆 肘关节是支点,肱二头肌肉所用的力是________力,手拿的重物的重力是________力,显然我们的前臂是一种________力杠杆。 虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。 3.走路时的脚——省力杠杆 脚掌前部是支点,人体的重力就是________力,腿肚肌肉产生的拉力就是________力。 这种杠杆可以克服较大的体重。 1.(2016·绍兴)下列杠杆能平衡的是(杆重和摩擦均不计)( ) 如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面。 则( ) A.F甲>F乙,因为甲方法的动力臂长 B.F甲 C.F甲>F乙,因为乙方法的阻力臂短 D.F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的2倍 3.(2016·丽水)在探究杠杆平衡条件的实验中: (1)安装好杠杆,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;把钩码挂在杠杆A点如图甲,为方便直接从杠杆上读出力臂,应在B点沿着________的方向拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡。 (2)如图乙,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡,测力计示数将________________。 二、滑轮 1.定滑轮: 工作时轴固定不动的滑轮。 2.动滑轮: 工作时轴发生移动的滑轮。 实质 力的关系(F,G) 距离的关系(s,h) 作用 定滑轮 等臂杠杆 F=G s=h 改变力的方向 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 F= G s=____ 省力 滑轮组 F=____ s=nh 既可以省力,也可以改变力的方向 1.滑轮组: 由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组。 2.特点: 既能改变用力的________,也能________。 考点9 使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题 b 使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子拉物体,拉物体所用的力F就是物重的n分之一,即F=________,n表示拉物体绳子数。 4.(2016·金华)简单机械在我们的生活中应用广泛。 请回答下列有关简单机械的问题: (1)如图甲,物体处于静止状态,物体的重力为________N(不计摩擦及滑轮和绳子的自重)。 (2)如图乙是一把剪刀,在使用过程中要达到相对省力的效果,则被剪物体应放在________(填字母“A”或“B”)。 5.(2015·台州)使用简单机械可以给人们的生活带来便利。 (1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个________滑轮,用来改变拉力的方向。 (2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小________臂,剪断物体更省力。 6.滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械。 甲同学用定滑轮进行了如图所示的三个实验。 (1)甲同学研究的问题是__________________。 (2)研究该问题时,弹簧测力计的操作方法可以是________。 (填序号) ①拉着重物保持静止;②匀速向下拉动重物;③随意拉动重物。 (2016·北京)如图所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是( ) 1.(2016·北京)如图所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。 图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥AB。 线段________表示力F的力臂。 (填“OA”、“AB”或“OB”) (2016·漳州)如图所示,质量不计的木板AB处于水平位置平衡,且可绕O点无摩擦转动。 OA=0.2m,OB=0.5m,在A端挂一个重3N的物体甲,另一重2.5N的小滑块乙在水平拉力作用下,以0.1m/s的速度从O点匀速向右滑动,在此过程中,甲对地面的压力________(填“变大”、“变小”或“不变”),小滑块在木板上水平滑动的时间为________s。 2.(2015·广州)AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2,F2的方向沿OO′线,棒在如图所示位置处于平衡状态,则( ) A.F1 ·F2 C.F1力臂小于s1D.F2方向沿OO′线向下 (2016·遂宁)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,力F的大小将( ) A.不变B.变小 C.变大D.先变大后变小 ) 3.(2015·玉林)如图所示,重力为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中( ) A.动力臂逐渐变大B.阻力臂逐渐变大 C.动力F保持不变D.动力F逐渐减小 (2016·成都)如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。 使用定滑轮可以______________(填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力。 在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 4.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50N,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1m,则绕进旋轮上的绳子长度是________m。 (3)通过增加滑轮,可以使此装置更省力,请你提出正确的绕线方法。 ____________________________。 【提醒】此题为杠杆动态变化和做功的综合题,考查了学生对杠杆动态变化过程中的力臂与力大小的理解,及在不同情况下做功大小的比较。 如图所示,质量分布均匀的长方体砖,平放在水平地面上,第一次用竖直向上的力F1只作用于ab的中点,第二次用竖直向上的力F2作用于bc的中点,都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h(h<ab<bc),则在上述过程中F1________F2(填“大于”、“小于”或“等于”);F1所做的功________F2所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”);第一次克服重力所做的功________第二次克服重力所做的功(填“大于”、“小于”或“等于”)。 【提醒】本题考查了平衡力的辨别和杠杆最小力的问题,要注意根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所使用的动力最小,必须使动力臂最长;而在通常情况下,连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段是最长的。 (2016·云南)如图所示,高0.8m、重1100N、均匀的圆柱形木柱M,截面半径为0.3m,将它竖直放在水平地面上时,木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对________力;若要使木柱的a点离开地面,至少需要________N的力。 (2016·扬州)从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来,哪种方法好呢? 下面就建立模型说明这个问题。 把脊柱简化为杠杆如图丙所示,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点,其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变,搬箱子拉力F2作用在肩关节B点,在B点挂一重物代替箱子。 用测力计沿F1方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。 接着,改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论。 (1)在丙图中画出F2力臂L2。 (2)当α角增大时,L2________(填“变大”、“不变”或“变小”),F1________(填“变大”、“不变”或“变小”)。 (3)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中F1要________(填“大”或“小”)。 (4)对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,由以上分析可得,________(填“甲”或“乙”)图中的姿势比较正确。 1.(2016·宁夏)如图所示,启瓶器开启瓶盖时,可看作是( ) 第1题图 A.以A为支点的费力杠杆B.以A为支点的省力杠杆 C.以B为支点的费力杠杆D.以B为支点的费力杠杆 2.(2015·漳州)如图所示,可绕O点转动的轻质杠杆,在D点挂一个重为G的物体M,用一把弹簧测力计依次在A、B、C三点沿圆O相切的方向用力拉,都使杠杆在水平位置平衡,读出三次的示数分别为F1、F2、F3,它们的大小关系是( ) A.F1<F2<F3<GB.F1>F2>F3>G C.F1=F2=F3=GD.F1>F2=F3=G 第2题图 第3题图 3.(2016·滨州)在探究杠杆平衡条件的时候,小明在均匀木板中间挖孔,孔中插一金属杆,固定在铁架台上,木板可以围绕中间自由转动。 每个钩码的质量为200g,A、B、C、D、E、F为挂钩,已知AB=BO=OC=CD,ABOCD的连线与EDF的连线垂直。 现在B处挂两个钩码,D处挂一个钩码,木板在水平位置平衡(如图所示)。 下列做法不能使木板重新平衡的是( ) A.在B、D两处各加挂一个钩码 B.在B处加挂两个钩码、D处加挂一个钩码 C.B处挂两个钩码不变,把D处的一个钩码挂在E处 D.B处挂两个钩码不变,把D处的一个钩码挂在F处 如图甲所示,长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动,杆上有一光滑滑环,用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动,使杆保持水平状态,测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图所示,则杆重( ) 第4题图 A.500NB.50NC.100ND.10N (2015·威海)如图是吊车起吊货物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起。 下列说法正确的是( ) A.吊臂是一个省力杠杆,但要费距离 B.吊臂是一个费力杠杆,但可以省功 C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小 D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐渐变小 第5题图 第6题图 (2014·泰州)如图所示的滑轮组,每个滑轮重为20N,绳重及摩擦不计。 用它匀速提升重为100N的物体,所用的拉力F是( ) A.50NB.60N C.70ND.120N 第7题图 7.(2016·邵阳)如图,在探究杠杆平衡条件的实验中,杠杆处于水平平衡状态。 若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码,则( ) A.杠杆不能水平平衡,左端上升B.杠杆不能水平平衡,右端上升 C.杠杆仍能处于水平平衡状态D.以上说法都不正确 8.(2016·湖州)下图是三类不同用途的杠杆模型。 这三类杠杆中,一定是省力杠杆的是第________类,钓鱼竿与第________类杠杆原理相同。 第8题图 第9题图 9.(2015·湖州)小明家有个木衣架,有一次放学回家他把书包挂在衣架A处,衣架倒了下来,小明是个聪明的孩子,他分析了衣架倒下来的原因后,测量了如下的数据: 书包质量5千克;木衣架质量3千克;圆底盘直径30厘米;其他数据如图,衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。 (g取10N/kg) (1)请你通过计算,解释衣架倒下来的原因。 (2)为了防止衣架倒下来,小明提出了改进意见: 适当增大圆底盘直径,请你再说出一种其他方法。 10.(2016·福州)生活中我们经常使用简单机械。 (1)图1是家用手摇晾衣架,A、B两滑轮中属于动滑轮的是________;若衣服和晾衣架的总重为120N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力F=________N。 请你提出一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法: ______________________________。 (2)如图2所示,已知撬棒AD=1m,CD=BC=0.15m,石头垂直作用在棒上的力是420N,若要撬动石头,则施加在撬棒A点的力至少是________N。 第10题图 第11题图 (2015·扬州)“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移动,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,如表: 低头角度θ/° 0 15 30 45 60 细线拉力F/N 0 7.3 14.0 20.2 25.0 (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: ________________________________________________________________________。 12.(2016·淄博)杠杆调平衡后,将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处,杠杆仍然平衡,如图所示,则GA________GB;若将两重物同时浸没在水中,则杠杆的________端下沉(填“左”或“右”)。 第12题图 (2016·南平)利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。 第13题图 (1)实验前,杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向________(填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是可以直接从杠杆上读出________________。 (2)杠杆平衡后,如图乙所示,在杠杆B点挂3个相同的钩码,可在杠杆的D点挂________个相同的钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡。 (3)保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1-F1的关系图像,如图丙所示。 请根据图像推算,当l1为0.6m时,F1为________N。 参考答案 第19课时 简单机械 课前预热 考点1 2.支点 考点2 1.支点到力的作用线 2.动力臂 阻力臂 考点3 1.静止 匀速转动 2.F1l1=F2l2 考点4 F1 考点5 1.等臂 2.动 阻 费 3.阻 动 【考点真题】1.C 2.D 3. (1)竖直向下 (2)先变小后变大 考点7 2h G 考点8 2.方向 省力 考点9 G/n 【考点真题】4. (1)4.8 (2)B 5. (1)定 (2)阻力 6. (1)使用定滑轮提升同一重物时,拉力的大小与拉力的方向是否有关 (2)①② 课堂突破 例1 C 例2 变小 2.4 例3 C 例4 改变动力方向 变小 例5 等于 等于 等于 例6 平衡 330 例7 (1)如图 (2)变小 变小 (3)大 (4)乙 【变式拓展】1.OA 2.C 3.B 4. (1)12.5 (2)4 (3)增加动滑轮的个数 校内作业 1.B 2.C 3.A 4.C 5.D 6.B 7.B 8.二 三 9. (1)F1L1=50N×10cm,F2L2=30N×15cm,F1L1大于F2L2,所以衣架倾倒 (2)减小挂衣钩的长度或在对侧挂衣钩挂物件或圆盘底座用更重的材质 10. (1)B 30 增大提升的物重或减小晾衣架重 (2)63 11. (1)200 (2)如图 (3)人低头的角度越大,G的力臂越大 (4)尽量减小低头的角度;不要长时间低头做事;低头时间久了要抬头休息等等 12.小于 右 13. (1)右 力臂的大小 (2)4 (3)0.5
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