课件34张PPT。第17讲 简单机械一、指认杠杆的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂
二、概述杠杆的平衡条件，会判断杠杆的类型
三、应用杠杆平衡条件解释简单的生活问题
四、掌握定滑轮和动滑轮的特点，知道滑轮的实质是杠杆的变形
五、能用功和功率的公式进行简单计算能找出杠杆的五要素与知道杠杆的分类 1．杠杆的五要素：支点、动力(F1)、动力臂(l1)、阻力(F2)、阻力臂(l2)。
2．分类：省力杠杆：_________；
费力杠杆：__________；
等臂杠杆：__________。l1>l2l12．杠杆平衡条件：___________________________________，也可以表示为________________。杠杆静止杠杆匀速转动动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1·l1＝F2·l23．小明利用铁架台、带有最小刻度为1 cm的杠杆、细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。(1)在挂钩码前，小明发现杠杆左端高，右端低(如图甲)，他应将杠杆两端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡。
(2)接着小明在杠杆的两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，保持杠杆在水平位置平衡。则杠杆两侧受到的作用力大小______(选填“大于”“等于”或“小于”)各自钩码所受重力大小。设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1，则动力臂l1大小(如图乙)为_______cm。左等于10.0(3)改变钩码数量与位置，获取多组测量数据，填入记录表中，根据表中的数据得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2，据此，实验测量数据记录表中第三次实验中的空格应填_______。
实验测量数据记录表：10.0(4)测量多组数据的目的是___________________(选填“减小实验误差”或“避免实验错误”)。减小实验误差【解析】(1)由图知，左端较高，所以平衡螺母应向左调节；(2)杠杆两侧受到的作用力大小等于各自钩码所受重力大小；动力臂大小可以直接从杠杆上读出为10.0 cm；(3)根据杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2，代入数据：2.0 N×15.0 cm＝3.0 N×l2，解得：l2＝10.0 cm。(4)在实验中，获取三组测量数据，这样可以减少实验的偶然性，并减小实验误差。4．小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上A、B、C、D的位置如图所示，当A点挂4个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是( )
A．B点挂5个钩码
B．C点挂4个钩码
C．D点挂1个钩码
D．D点挂2个钩码
【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。设每个钩码重力为G，每个小格长度为L，则O点左侧力与力臂的积为：4G×3L＝12GL；当D点挂2个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为：2G×6L＝12GL，杠杆能平衡，故D正确。 D5．据报道，在杭州动物园，一位物理老师用一只弹簧测力计“称”出了一头大象的质量，如图所示。他动用了吊车、铁笼和长为10 m的硬棒作为辅助工具。吊车的吊钩在棒上的固定处距弹簧测力计一端的距离为9 m，距系铁笼处的距离为9 cm，当棒处于水平平衡时弹簧测力计的示数为200 N，若不计棒及铁笼的重量，则该大象的质量为多少？(g取10 N/kg)知道定滑轮和动滑轮的特点和作用 1．定滑轮：能改变____________，不能________。实质是________杠杆。
2．动滑轮：能________，不能___________________。实质是动力臂是阻力臂二倍的________杠杆。
3．使用机械有的可以省力，有的可以省距离，但使用任何机械都不能省____。力的方向省力等臂省力改变力的方向省力功B 7．如图所示，不计滑轮重与摩擦，重为50牛的物体A在竖直向上的拉力F作用下匀速上升2米。求：
(1)拉力F；
(2)此过程中拉力所做的功W。 1．小明利用如图所示的简单机械移动物体A，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是( )
A．F1＝F2＜F3 B．F1＜F2＜F3
C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＝F3D2．如图甲所示，长1.6 m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示。据图可知金属杆重( )BA．5 N B．10 N C．20 N D．40 N3．如图所示，重为100 N的物体A，在大小为20 N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，经过3秒，物体A在水平面上向左移动了30 cm的距离，滑轮与绳子质量不计，滑轮与绳子之间摩擦不计。则下列结论正确的是( )
A．物体运动的速度为10 m/s
B．物体与地面之间的摩擦力为20 N
C．拉力F的功率为2 W
D．拉力F做的功是12 J D4．如图是某运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景，她的重心在A点，体重为500 N，设地面对两个手掌的支持力为F，在运动员身体撑起的过程中( )
A．支持力F一定不做功
B．支持力F一定做功
C．支持力F＝500 N
D．支持力F＞500 N A5．在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，可以向____(选填“左”或“右”)移动左端的螺母。
(2)如图乙所示，为了使杠杆平衡，应在P点挂____个同样的钩码；若是改用在P点沿虚线方向拉弹簧测力计，则测力计的示数会_______(选填“大于”“等于”或“小于”)上述所要挂钩码的总重量，因为这时拉力的力臂_______(选填“变小”或“变大”)了。左2大于变小(3)在图乙中，保持杠杆左边所挂钩码的位置和个数不变，用弹簧测力计分别在杠杆右边的不同位置竖直向下拉杠杆，使之平衡，得到表中的几组数据，请在图丙中绘出F－L图像。由表中数据或图像可知，在阻力与阻力臂一定的条件下，动力F与动力臂L成_______(选填“正比”或“反比”)。反比6．简单机械、机械功及机械能的知识与人体很多的活动联系紧密。
(1)冬天天冷时，我们通过双手相互摩擦、跺脚等动作使身体发热，这是通过_______的方式使物体的内能增加。
(2)人通过曲臂使手臂转动来拿起重物，此时人的手臂相当于简单机械中的____________(选填“省力杠杆”或“费力杠杆”)。
(3)初中生安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5 W，则你在考试的80分钟内，心脏做功约为_______J。做功费力杠杆72007．如图所示，AOB可视为一个无摩擦的轻质杠杆，O是它的支点。
(1)人用力向下拉杠杆时，重物被抬起。此时AOB是一个_______(选填“省力”或“费力”)杠杆；想更容易抬起重物，应该将手_______(选填“靠近”或“远离”)O点。
(2)若人始终沿竖直方向向下拉在B点，重物被匀速抬起过程中，人施加的拉力将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 省力远离不变8．如图所示，物体A质量为1 kg，挂在动滑轮上，弹簧测力计拉力的方向竖直向上，动滑轮的重、绳的重和大小均不计，且不考虑一切摩擦，g取10 N/kg。求：
(1)物体A静止在空气中时，弹簧测力计的示数是多少？
(2)若物体A刚好浸没在水中静止时，弹簧测力计的示数为3 N，则物体A受到的浮力是多少？
(3)物体A的密度是多少？1．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是( )
A．杠杆仍能平衡
B．杠杆不能平衡，左端下沉
C．杠杆不能平衡，右端下沉
D．无法判断 C2．如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。
(1)若作用在A点的动力F方向始终竖直向下，则杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中，动力F大小的变化是___________。
(2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，动力F大小的变化是___________________。 增大先增大后减小3．如图所示是某高压蒸汽压力控制装置的示意图。当阀门S(底面积为2 cm2)受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被顶起释放一些蒸汽来降低压力，该装置相当于一个杠杆。杠杆的平衡条件是_________________；若OA＝0.2 m，AB＝0.6 m，物体C重25 N，那么杠杆平衡时杆上的A点所受的支持力为_______N(忽略杆重)；当锅炉内气压为4×105 Pa时，蒸汽对阀门下表面的压力是____N。F1L1＝F2L2100804．小明用如图所示的健身装置来锻炼腿部和手臂的肌肉。使用时，当绳A端固定不动，手在B端用力FB拉绳，使总重为G的物体匀速上升，若每个滑轮重0.1G，则FB＝__________；当绳B端固定不动，腿在A端用力FA拉绳，仍使该重物匀速上升，则FA＝____。(不考虑绳重和摩擦)2.1GG5．用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760 N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5 m/s的速度匀速提升到10 m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计钢丝绳的重力、摩擦力大小，求：
(1)滑轮组提升重物做的有用功是多少？
(2)动滑轮的重力是多少？备考集训17 简单机械
1．如图所示，杠杆在水平位置平衡，下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是(C)
A．两侧钩码同时向外移一格
B．两侧钩码同时向内移一格
C．左侧的钩码向内移一格，右侧减去一个钩码
D．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码
2．(2017，预测)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(C)
A．不变 B．变小
C．变大 D．先变大后变小
3．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(D)
A．吊臂是一省力杠杆，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
4．在道路条件不允许的情况下，军车通常采用如下方法原地掉头，先将千斤顶放在车底部合适的位置将军车顶起来，然后推动军车绕千斤顶转动即可实现原地掉头(如图)，下列有关分析正确的是(B)
A．千斤顶应放在车底部靠近车轮的位置
B．千斤顶应放在车所受重力的作用线上
C．只要在车前部推就最省力
D．只要在车上离千斤顶最远的地方推就最省力
5．如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个__省力__(选填“省力”或“费力”)杠杆。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为__70__N。
6.如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15 N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3∶5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡。
(1)此杠杆类型与__钓鱼竿__(选填“钓鱼竿”或“羊角锤”)相同；
(2)拉力大小为__40__N；
(3)若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为__8∶3__；
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将变__大__。
7．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__改变动力方向__ (选填“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__变小__ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
8．一个重为300 N的物体Q，底面积400 cm2，将其放在水平地面上，它对地面的压强是__7500__ Pa。如图所示，现将物体Q挂在杠杆的B端，在A端悬挂一个重为100 N的物体P，使杠杆在水平位置平衡，忽略杠杆自重的影响，若OA∶OB＝2∶5，那么地面对物体Q的支持力为__260__ N。
9．如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”和“流体压强与流速关系演示仪”。
(1)如图甲(杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出)，O为支点，OA＝OD＝3OB＝0.6米，CD＝0.2米。在做背景的白纸上作有以O为圆心半径为0.2米的圆。在A点挂5牛顿的重物G，要使杠杆水平平衡，则作用在B点竖直向下的力FB应为__15__牛，撤去FB后，按图示方向分别施加FC、FD两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则FC、FD大小关系为__FC＝FD__。
(2)如图乙，在注射器A、B处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管(连接处密封)，并在管上分别系一个未充气的同规格气球(连接处不漏气)。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可现察到A、B两孔处气球的鼓起情况是__②__(填序号)。
①A孔处气球大 ②B孔处气球大
③两个气球一样大
10．“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1 kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动，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，如下表：
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8 kg，当低头角度为60°时，颈部肌肉实际承受的拉力是__200__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：__人低头的角度越大，G的力臂越大__。
(4)请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：__尽量减小低头的角度(或不要长时间低头做事，低头时间久了要抬头休息等)__。
11．如图所示，物体A的质量m＝12 kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12 N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。求：
(1)物体A与水平面间摩擦力f的大小；
(2)拉力F的大小；
(3)物体A运动10 s的过程中，拉力F所做的功。
解：(1)因物体A做匀速直线运动，则f＝F示＝12 N；
(2)作用在动滑轮轴上的拉力：F＝2f＝2×12 N＝24 N；
(3)物体A移动的距离s＝vt＝0.1m/s×10 s＝1 m，因物体A移动的距离是力F移动距离的二倍，则W＝Fs＝F· s＝24 N××1 m＝12 J。
12．如图，轻质杠杆AB可绕O点转动，在A、B两端分别挂有边长为10 cm，重力为20 N的完全相同的两正方体C、D，OA∶OB＝4∶3；当物体C浸入水中且露出水面的高度为2 cm时，杠杆恰好水平静止，A、B两端的绳子均不可伸长且均处于张紧状态。(g取10 N/kg)求：
(1)物体C的密度；
(2)杠杆A端受到绳子的拉力；
(3)物体D对地面的压强。
解：(1)物体C的体积V＝(10 cm)3＝1000 cm3＝0.001 m3，质量m＝＝＝2 kg，则物体C的密度ρ＝＝＝2×103 kg/m3；
(2)物体C排开水的体积V排＝(0.1 m)2×(0.1 m－0.02 m)＝8×10－4 m3，则受到的浮力F浮c＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－4 m3＝8 N；则杠杆A端受到绳子的拉力FA＝G－F浮＝20 N－8 N＝12 N；
(3)由F1L1＝F2L2得：FA·OA＝FB·OB，则FB＝FA＝×12 N＝16 N，F压＝F支＝G－FB＝20 N－16 N＝4 N；则物体D对地面的压强p＝＝＝400 Pa。
