3.4简单机械 杠杆、滑轮 学案（无答案）

知识梳理
一、什么是杠杆
1．在物理学中，将一根在力的作用下可______________的_______称做杠杆．
2．杠杆可以是直的，也可以是_______的．
二、杠杆的五个名词
1．支点是指杠杆_______的点，用字母_______表示．
2．动力是指_______的力，用字母_______表示．
3．阻力是指_______的力，用字母_______表示．
4．动力臂是指_______到_______的距离，用字母_______表示．
5．阻力臂是指_______到_______的距离，用字母_______表示，
三、两个注意点
1．关于动力和阻力的概念：
a．动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上．
b．动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向相反．
2．关于力臂的概念：
a．力臂是从支点到力的作用线的距离．
b．某一力作用在杠杆上，若其作用点不变，但力的方向改变，那么力臂一般也要改变．
c．力臂不一定在杠杆上．
d．若力的作用线过支点，则它的力臂为零．
四、什么是杠杆的平衡
杠杆的平衡：杠杆处于_______状态或缓慢匀速转动状态时称做杠杆的平衡．
二、探究杠杆的平衡条件
实验目的：我们要研究动力、_______与阻力、之间满足什么关系时杠杆能平衡．
实验器材：（教材中图11-4）杠杆、支架、_______、_______、细线．
实验步骤：
(1)调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持静止．
(2)分别研究以下三种情况下杠杆在水平位置平衡的情况，并将结果记录在表格中．（表格请在下面的方框内画出）
a．钩码和弹簧测力计的位置保持不变，改变钩码的数量．
b．钩码的数量和位置保持不变，改变弹簧测力计的位置．
c．钩码的数量和弹簧测力计的位置保持不变，改变钩码的位置．
(3)求出各次实验中，动力×动力臂和阻力×阻力臂的值，加以比较．
　
实验结论：
　杠杆的平衡条件是_______，用字母可以写成_______．
五、杠杆的分类
六、杠杆分类的几点说明
(1)杠杆省力、费力是针对动力和阻力的大小相比较而言的．
(2)所谓省距离是指动力作用点移动的距离小于阻力作用点移动的距离．
(3)既省力又省距离的杠杆是没有的，
例题精讲
例1　小明使用撬棒，将如图所示的石块撬起，若小明在撬棒
D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是_______点；若小明
在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是_______点．
　
点评：解答此类题目可采用假设法，假设杠杆先动一下，通过动一下便可知道哪一点是杠杆的支点．
　例2
如图甲所示，F1为铡刀工作时的动力，O为支点，请在图中作出动力臂l1和铡刀受到的阻力F2的示意图．
点评：作阻力F2时要注意力的方向，动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向相反．
反馈训练
1．钓鱼时，钓鱼竿可看成一根杠杆，如图所示，其支点位于图中的_______点，动力作用点在_______点处，阻力作用点在_______点处．
　　　　
2．作出图中各杠杆的动力臂l1与阻力臂l2．
例3
如图甲所示，一轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A端用绳子系在竖直墙壁的B点，在杠杆的C点悬挂一重为20
N的物体，杠杆处于水平静止状态．已知OA长为50
cm，OC长为30
cm，∠OAB＝30°．
(1)请在图中画出绳子对杠杆拉力F的力臂．
(2)拉力F的大小是多少？
点评：解答此类题目要明确两点：(1)明确已知条件（此题中尤其要注意动力臂和阻力臂的确定，不能认为动力臂是AB，阻力臂是AC）．(2)要明确解题的原理(F1l1＝F2l2)，解题时先把已知条件列出，再将已知条件代入变形式求解．
反馈训练
1．如图所示，4个轻质杠杆各以中点为支点，在支点两侧分别挂着不等重的物体，其中能保持平衡的是
(
)
2．某同学在做单臂俯卧撑运动，如图所示．他的重心在A点，所受重力为520
N，他将身体撑起处于平衡状态时，地面对手的支持力为多少？
例4以下四幅图描绘的是杠杆在生活中的应用，其中属于省力杠杆的是_______，属于费力杠杆的是_______．（填字母）
点评：解答这类试题的关键是：(1)确定杠杆的支点；(2)比较动力臂和阻力臂的大小，不能凭感觉解题，更不能死记硬背．
例5
如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是
(
)
A．F1
B．
F2
C．
F3
D．
F4
点评：解答这类试题的关键是寻找力臂最长的力，不管杠杆是直的
还是弯的，将支点与力的作用点的连线作为力臂是最长的，此时使杠杆平衡的力是最小的．
反馈训练
1．人的前臂如图所示，是一个_______（省力／等臂／费力）杠杆，这个杠杆的好处是______________．
如图所示是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个_______（省力／费力）杠杆；若箱的重力为100
N，动力臂是阻力臂的4倍，要使该杠杆平衡，则竖直向上的拉力F为_______N．
3．为使杠杆ON在图中位置能保持静止，需在M点施加一个力F．画出物体A对杆的拉力的力臂和在M点对杆的最小拉力F的示意图．
知识梳理
一、定滑轮和动滑轮
1．滑轮：主要部分是能_______的轮子．滑轮实质上是_______的变形．根据使用情况的不同，滑轮可分为_______滑轮和_______滑轮．
2．定滑轮：使用滑轮时，轴的位置_______的滑轮，称为定滑轮．
3．动滑轮：使用滑轮时，轴的位置_____________________的滑轮，称为动滑轮．
二、探究定滑轮和动滑轮的特点
1．探究定滑轮的特点
定滑轮的特点是不_______，但可以改变力的_______．若不考虑摩擦，作用在绳端的力应等于重物的重力．若物体上升的高度为h，则弹簧测力计向下拉动的距离s＝_______．
2．探究动滑轮的特点
使用动滑轮可以省_______的力，但不能改变力的方向．若物体上升的高度为h，则弹簧测力计向上拉动的距离s＝_______．
3．定滑轮和动滑轮的实质
(1)定滑轮的实质是一个_______杠杆．
(2)动滑轮的实质是动力臂是阻力臂_______的省力杠杆．
例题精讲
例1
如图所示，物体A和B所受重力都为120
N，滑轮重力和摩擦均不计．当分别用力匀速提升物体A和B时，FA为_______N，FB为_______N．
点评：对于此类问题，应首先判断是定滑轮还是动滑
轮，然后根据它们的特点进行分析．
例2
如图所示，在用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时，拉力分别为F甲、F乙、F丙、F丁，比较它们的大小（不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦），正确的是
(
)
A．F甲>F乙
B．F乙＝F丙
C．F丙D．一样大
　　点评：利用滑轮水平拉动物体时，克服的是物体受到地面的摩擦力而不是物体的重力．
　例3、如图所示，物体A和B所受重力都为200N，滑轮重力和摩擦不计，当用力分别匀速提升物体A和B时，FA为_____N，FB为______N。
　　
　　例4、用一个定滑轮来吊起一重物，如图所示
F1、F2和F3，那么这三个力的大小关系如何？
　　
反馈训练
1．滑轮实质上是一个变形的_______．升国旗的旗杆顶部的滑轮是_______滑轮，而起重机挂钩上的滑轮是_______滑轮．
2．观察图中人们利用简单机械的情景．其中，甲的目的是_______，乙的目的是_______．
一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如果汽车的动力比阻力小800
N，则图甲中人拉动汽车的拉力至少为_______，图乙中人拉动汽车的拉力至少为_______，其中比较省力的是图_______．（绳与滑轮间的摩擦不计）
滑轮组
1．定义：_______轮和_______轮的组合装置称为滑轮组．如教材中图11－20所示的就是两个常见的滑轮组．
2．特点：使用滑轮组可以省力，可以省距离，可以改变施力的方向，但不能既省力又省距离．
3．滑轮组的省力情况
(1)理想滑轮组（不计摩擦和动滑轮重）——物．
(2)只忽略摩擦和绳重，不忽略动滑轮重——(G＋G物)（n是承担动滑轮的绳子股数）
4．如何确定滑轮组绳子的段数n（股数）
(1)采用“分离法”：在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，只数与动滑轮
相联系的绳子的股数，如图甲所示的滑轮组绳子的股数n＝5；如图乙所示
的滑轮组绳子的股数n＝4．图乙中最后那股绳是从最上面的定滑轮绕下来
的，只起到改变力的方向的效果，而不承担物重．
(2)观察绳子的固定端：固定端在定滑轮的钩上，段数是偶数；固定端在
动滑轮的钩上，段数是奇数；简称“奇动偶定”．
5．股数n、绳子自由端移动的距离s、重物移动的距离h间的关系：S＝nh．
例题精讲
例1
用下面的滑轮或滑轮组将同一重物G匀速提高h高度，最省力的是（不计滑轮重和摩擦）
(
)
点评：滑轮组的省力情况是由绳子的股数决定的，绳子的股数越多越省力．
例2
用滑轮组提升重物，请在图甲中画出拉力的绳子的绕法．（不计动滑轮、
绳重和摩擦）
点评：画滑轮组绳子的绕法时，绳子要用直线画出．
例3、如图所示，滑轮自身重力和摩擦不计，请按题中所给的F与G的关系要求，在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好。
　　
例4、不计滑轮重，用200N的力提升880N的重物，应至少用几个滑轮？如何安装？
反馈训练
1．用如图所示的甲、乙、丙三种装置都可以把重物举高，使用
_______装置只能省力，但不能改变力的方向；使用_______装置
不能省力，但能改变力的方向；使用_______装置既能省力，又能改变力的方向．
2．用如图所示的滑轮组匀速提起重120
N的重物，承重的绳子的股数n＝_____；若不计滑轮重和摩擦，则拉力F＝_____N；若物体上升0.2m，则绳子自由端上升的高度为_____m．
3．如图所示，用水平拉力F拉着绳子，使重100
N的物体做匀速直线运动，若物体与地面的摩擦力是40N，则拉力的大小是（不计滑轮的重和滑轮的摩擦）
(
)
A．70
N
　
B．50
N
　　
C．20
N
D．13.3
N
练习1
1．定滑轮的实质是_______杠杆，动滑轮的实质是_______杠杆，使用动滑轮时能省_______的力，但要费_______．
2．如图所示，在旗杆上升起的奥运五环旗帜，使用的A装置是_______（定／动）滑轮，它有优点也有缺点，它的优点是_______，缺点是_____________________．
3．如图所示，物重10
N，手拉弹簧测力计在C位置时示数为_______N；若手拉弹簧测力计在A、B、C三个不同位置时，拉力FA、FB、FC的大小关系是_______．
4．如图所示，把重20
N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12
N，若不计绳重及摩擦，则拉力的大小是_______N．动滑轮重力的大小是_______N；若重物上升的速度是0.1
m/s，则绳子自由端上升的速度为_______m/s．
5．如图所示是一幅科学漫画，画中所用机械的特点是_____________________；若胖子、瘦子、袋子的重分别是G1、G2、G3，则它们之间的大小关系是______________．
6．如图所示是汽车陷进泥潭后，司机实行自救的示意图．
自救使用的滑轮是_______（定滑轮／动滑轮），其作用
是_______．若车和货物的总质量为5t，地面的摩擦阻力
为重力的0.02倍，则拉力F大约为_______N．若汽车移动的速度为0.05
m/s，则绳子自由端移动的速度为_______．(g取10
N/kg)
7．关于滑轮，下列说法中错误的是_______(
)
A．使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向B．使用动滑轮能省一半的力，还能改变动力的方向
C．定滑轮的实质是个等臂杠杆
D．动滑轮的实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
8．下列各图中利用了动滑轮的是
(
)
9．如图所示，用动滑轮匀速提升重物，并沿不同方向用力，其中最小的力是
(
)
A．F1
B．F2
C．F3
D．一样大
10．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示．在拉起吊桥
的过程中
(
)
A．吊桥是省力杠杆
B．A点是吊桥的支点C．AB是吊桥的阻力臂
D．滑轮起到省力的作用
11．某同学在“探究动滑轮的特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表所示，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符，面对这一事实，下列做法中最不可取的是
(
)
A．与同学分析可能原因
B．实验失败，停止实验
C．改进实验条件，重新买验
D．查阅资料，了解结论的适用条件
12．如图所示，用一动滑轮提升重物．请在图中标明支点O，
画出力F1、F2的力臂l1、l2．
练习2
1．如图所示，重物G悬于空中保持静止状态，动滑轮重及摩擦均忽略不计，则_______可省一半力，_______最不省力，_______和_______用力大小相等．
如图所示，若绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G＝300
N，则图甲中的拉力F甲＝_______N，图乙中的拉力F乙＝_______N．若不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30
N，物重G＝300
N，则F甲'＝_______N，拉力F乙'＝_______N．
3．用如图所示的滑轮组（不计滑轮重和摩擦），将陷在泥中质量为3t的汽车拉出，若拉力F为900
N，绳端移动3m，则汽车受到的阻力为_______，汽车向前移动_______m．
4．某同学用滑轮组提升物体，物体升高1m时，绳子自由端移动的距离是3
m，则该滑轮组至少由_______个定滑轮和_______个动滑轮组成．
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