第十五讲简单机械Word文档下载推荐.docx
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有几段绳子绕在动滑,股数就是.
8.拧螺丝钉的螺丝刀是一个轮轴,手把部分相当于_____,螺丝钉部分相当于_____。
利用斜面可以省力,斜面坡度越_____,越省力.
二.经典例题
例1.(2011·
北京)如图所示的四种情景中,所使用的杠杆属于费力杠杆的是( )
解析:
撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂均大于阻力臂,是省力杠杆,而食品夹使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,因此D选择项正确.
答案:
D
例2.(2011·
聊城)请在图中画出力F的力臂和物体所受重力的示意图.
从支点O到力F的作用线作垂线,支点O到垂足之间的距离就是力F的力臂;
作重力的示意图时,作用点作用在重心,方向竖直向下.
例3.(2010·
兰州)如下图所示,将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态.若将两个物体G1、G2同时浸没在水中,则( )
A.杠杆仍能保持平衡B.杠杆不能平衡,A端下沉
C.杠杆不能平衡,B端下沉D.无法确定杠杆的状态
杠杆此时处于平衡状态,根据平衡条件有G1l1=G2l2,由图知l1>l2.因为G1和G2体积相等,所以受到的浮力有F1=F2,杠杆减小的力和力臂的乘积左边为F1l1,右边为F2l2,则G1l1-F1l1<G2l2-F2l2,所以杠杆不平衡,B端下沉,故选C.
C
例4.(2010·
南昌)如图所示,在竖直向上大小为10N的力F的作用下,
重物A沿竖直方向匀速上升.已知物体A上升的速度为0.2m/s,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.20N 0.4m/sB.20N 0.1m/sC.5N 0.4m/sD.5N 0.1m/s
滑轮在拉力作用下,随重物一起上升,说明该滑轮为动滑轮,根据动滑轮的特点有:
F=2GA,则GA=
=
=5N,v滑=
vA=
×
0.2m/s=0.1m/s,故选D.
三.课堂练习
1.如图所示是生活中的几种工具,其中属于省力杠杆的是()
2.如图所示,轻质杠杆两端悬挂同种材料制成的大小不同的金属球,杠杆平衡,把它们同时浸没在水中,杠杆仍然平衡,则()
A.两球都是实心的B.大球实心,小球空心
C.大球空心,小球实心D.两球都空心,且空心部分体积相同
3.下图中,为使杠杆OA保持静止,画出在A点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2.
4.(2010·
南昌)如图所示,在竖直向上大小为10N的力F的作用下,重物A沿竖直方向匀速上升.已知物体A上升的速度为0.2m/s,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.20N 0.4m/s B.20N 0.1m/sC.5N 0.4m/sD.5N 0.1m/s
5.如图所示,把重20N的物体匀速向上拉起,弹簧测力计的示数为12N,若不计摩擦,则拉力F和动滑轮的重力分别是()
A.10N 4N B.12N 24NC.12N 4N D.24N 12N
6.(2010·
临沂)下列说法正确的是()
A.杠杆一定能够省力B.定滑轮既能省力又能改变力的方向
C.动滑轮既能省力又能改变力的方向D.滑轮组既能省力又能改变力的方向
7.(2011·
武汉)工人们为了搬运一台笨重的机器,设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面),其中最省力的方案是()
8.如图所示,物体A重200N,物体B重50N,此时物体B匀速下降,若不计动滑轮和绳重及绳子与滑轮的摩擦,则物体A所受水平面的摩擦力为()
A.50N B.25NC.200N D.100N
9.如下图所示的滑轮组提升物体,已知物体重200N,物体匀速上升1m,不计滑轮组重及摩擦,则()
A.拉力为80NB.拉力为40NC.绳的自由端拉出4mD.绳子自由端拉出1m
10.(2011·
烟台)如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是________.保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将________(填“变大”“变小”或“不变”).
四.专题训练
一、选择题
1.(2011·
温州)如图为家庭手摇升降晾衣架结构图,当顺时针摇动手柄时,横梁上升.下列滑轮属于动滑轮的是( )
A.甲B.乙C.丙D.丁
2.(2011·
济宁)下列工具按下图所示使用时,属于费力杠杆的是( )
3.(2010中考变式题)如下图所示,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<F丁D.一样大
4.(2011·
桂林)在日常生活中,用10N的拉力不能提起重15N的物体的简单机械是( )
A.一个定滑轮 B.一个动滑轮C.杠杆D.斜面
5.(2010中考变式题)如图所示,某同学用重力为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20NB.25NC.30ND.35N
6.(2012中考预测题)学校国旗的旗杆上有一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升,对该滑轮的说法,正确的是( )
A.这是一个动滑轮,可省力B.这是一个定滑轮,可省力
C.这是一个动滑轮,可改变力的方向D.这是一个定滑轮,可改变力的方向
7.(2012中考预测题)下列关于简单机械的理解,正确的是( )
A.吃饭时,筷子是个省力杠杆B.滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
C.使用杠杆,就是为了省力D.使用定滑轮不省力,但可以省距离
8.(2011·
江西)三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详,图中和尚们商量出新的挑水方案,胖和尚一人挑两小桶,瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶,以下说法中不正确的是( )
A.乙图中水桶B向下沉,为保持水平平衡,胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离
B.乙图中水桶B向下沉,为保持水平平衡,胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离
C.丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担,可以让瘦和尚往前移动一点距离
D.丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担,可以将水桶往前移动一点距离
9.(2012中考预测题)如图所示,动滑轮重0.5N,物体重3.5N,当OA=2OB时,为使轻质杠杆保持水平平衡,在A端所加的力应为(不计摩擦)( )
A.4NB.2NC.1ND.0.5N
10.(2012中考预测题)如图所示,作用在杠杆一端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,力F在这个过程中( )
A.变大B.变小C.不变D.先变大后变小
11.(2012中考预测题)如图所示,每个动滑轮的重均为20N,横杆重不计,滑轮和轴之间的摩擦不考虑,现用此滑轮组匀速提重G=760N的物体,那么需要施加的动力F是( )
A.200NB.180NC.190ND.170N
12.(2010·
黄冈)如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
13.(2012中考预测题)如下图所示,不属于轮轴的是( )
14..(2012中考预测题)如图所示,杠杆挂上砝码恰好平衡,每个砝码质量相同.在下列各种情况下杠杆还能保持平衡的是( )
A.左右砝码各向支点移一格B.左右砝码各减少一个C.左右砝码各减少一半D.左右砝码各增加
15.(2010中考变式题)如上图所示,杠杆AOB的A端挂重为GA的物体,B端挂重为GB的物体,杠杆平衡时AO处于水平位置,若AO=BO,杠杆自重不计,则GA和GB的大小关系是( )
A.GA>GBB.GA=GBC.GA<GBD.无法比较
二、填空题
16.(2011·
新疆)某同学骑车在水平路面行进,当自行车两个脚踏板转到________位置时,用力最小,这是因为这个位置的________最大.
17.(2010中考变式题)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时相当于一个________(填“省”或“费”)力杠杆;
若箱和物品共重100N,动力臂是阻力臂的5倍,则抬起拉杆的力至少为________N.
18.(2010中考变式题)在探究杠杆平衡条件的实验中,如果杠杆右侧高左侧低,则可将左侧的平衡螺母向__________调节,使其在水平位置平衡.如图所示,在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码,在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其水平平衡.要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿__________方向,此时读数为__________N.
19.(2011·
兰州)如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,他至少用________N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止.(g取10N/kg)
20.(2011·
株洲)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.
21.(2010中考变式题)如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO=2OB.固定O点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=________N的力,在图上画出此时力F的方向.
22.(2010中考变式题)如图所示,物体做匀速直线运动,拉力F=60N,则物体受到的摩擦力是________N.
23.(202中考预测题)建筑工地上常用如右图所示的装置搬运建筑材料,使用的滑轮组由A、B、C、D四个滑轮组成,其中属于定滑轮的有________,属于动滑轮的有________(填字母),如果滑车和建材共重900N,每个滑轮重120N,不计绳重及摩擦,匀速提起滑车所用的拉力F=________N.
三、作图实验题
24.(2010中考变式题)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶,请在图中画出滑轮组绳子的绕法.
25..(2010·
扬州)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)小明发现杠杆右端低左端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______调节,小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是________________、________________.
(2)如图甲所示,在杠杆左边A处挂四个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样钩码______个.
(3)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,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”),其原因是_______________________________.
26.(2011·
哈尔滨)同学们利用如图装置验证“杠杆的平衡条件”,实验中记录的数据如下:
物理量
次数
动力
F1/N
动力臂
L1/cm
阻力
F2/N
阻力臂
L2/cm
1
15
1.5
10
2
25
2.5
20
3
4
(1)写出分析处理实验数据的具体过程及验证的结果.
(2)杠杆在生活中有很多应用.如图所示,现欲使静止的跷跷板发生转动,可采取的做法是________,并说出能驱使跷跷板发生转动
的条件______________________________________.
四、推证题
27.(2010中考变式题)定滑轮在使用时相当于一个杠杆.如图所示,某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑
轮拉住钩码,已知人手的拉力为F,钩码重力为G.
(1)请在图中标出这个“杠杆”的支点O,画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂(保留作图痕迹);
(2)若不计摩擦、滑轮重和绳重,请用杠杆平衡条件推证:
F=G.
附:
1.《课堂练习》参考答案
1.答案:
B
2.答案:
A
3.答案:
4.答案:
5.答案:
6.答案:
7.答案:
8.答案:
9.答案:
10.答案:
30N 不变
2.《专题训练》参考答案
1.解析:
动滑轮的特点是在转动的过程中,
还随物体一起运动,参与了两个运动,从升降晾衣架的结构上看,与横梁固定的两个滑轮为动滑轮.
2.解析:
根据费力杠杆和省力杠杆的判断标准知:
主要是比较它们力臂的关系.由题知镊子的支点在顶端,阻力在另一端,动力作用点在中间,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆.
3.解析:
甲和丁是动滑轮,甲的拉力方向沿水平向左,能省一半的力,丁的拉力不沿水平方向,不能省一半的力,所以F甲<F丁<f;
而乙和丙是定滑轮,定滑轮不能省力但可以改变拉力的方向,使用定滑轮时
无论拉力朝哪个方向,力的大小都相同,故F乙=F丙=f,故四个拉力的关系是:
F甲<F丁<F乙=F丙,只有B选项符合题意.
4.解析:
使用定滑轮不能省力.所以使用它用10N的拉力不能提起重15N的物体,其他三种机械在合理使用时都可以省力,故选A.
5.解析:
在不计摩擦的情况下,用动滑轮竖直提起重物时,所用拉力为物体和动滑轮总重的一半,在本题中所用的拉力不是竖直的,因此拉力会变大,故选D.
6.解析:
旗杆顶端是一个定滑轮,利用它来改变力的方向,从而在升旗时往下拉动绳子,旗子就能上升.
7.解析:
筷子是一个费力杠杆,使用时可以省距离,故A错;
动滑轮重力越大,滑轮组的机械效率越低,B项正确;
使用机械有时为了省力,有时为了省距离,故C错;
使用定滑轮既不省力,也不省距离,故D错.本题应选B.
8.解析:
胖和尚挑水时,将挑水的扁担看做一个杠杆,其支点是扁担与肩的接触点,水桶B向下沉,说明水桶B对扁担的拉力与其力臂的乘积大于水桶A对扁担的拉力与其力臂的乘积,要保持水平平衡,由于桶和水的重力不变,对扁担的拉力不变,故要减小桶到肩膀的距离,因此需将支点后移或将水桶B前移,即胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离或将后面水桶B往前移动一点距离,即选项A与选项B正确;
丙图中两个和尚抬水时,将小和尚的肩膀与扁担的接触点作为支点,桶和水的重力为阻力且不变,小和尚为减轻瘦和尚的负担,即减小对瘦和尚肩膀的压力,需要增大瘦和尚的力臂或减小阻力臂,即让瘦和尚往前移动一点距离或将水桶往后移动一点距离,故选项C正确、选项D错误.
9.解析:
这是一个组合机械,使用动滑轮能省一半力,所以B点的拉力FB=
(G+G动)=
(3.5N+0.5N)=2N;
杠杆的动力臂是阻力臂的2倍,所以作用在A点的力F=
FB=
2N=1N.
10.解析:
在杠杆移动过程中,阻力等于G,方向始终是竖直向下,阻力臂逐渐变大,动力F始终与OA垂直,所以其力臂就是OA,大小不变,整个过程中杠杆处于平衡状态,FOA=Gl,因l变大所以F变大,故选A.
11.解析:
题目中“每个滑轮的重均为20N”,在此滑轮组中,只有两个为动滑轮,定滑轮重不用考虑,物重和两个动滑轮重由4股绳子所承担,则4F=G+G动=760N+20N×
2=800N,则F=200N.
12.解析:
图A中斜面高是斜面长的一半,所用拉力为物体重的一半;
图B中物体的重由3段绳子承担,所用拉力为物体重的三分之一;
图C中外力作用在动滑轮的轴上,所用拉力为物体重的2倍;
图D中杠杆的动力臂是阻力臂的4倍,所用拉力为物体重的四分之一,可见D正确.
13.解析:
根据轮轴的定义,A、B、C属于轮轴,D是杠杆.
14.解析:
判断杠杆是否平衡,要看两侧力和力臂的乘积是否相等,A项的做法会使左侧下降;
B项的做法会使右侧下降;
D项做法会使左侧下降;
只有C项的做法两侧力和力臂的乘积仍相等,杠杆平衡,故应选C.
15.解析:
杠杆处于平衡状态:
所以GAlA=GBlB,GA的力臂为OA,GB的力臂小于OB,则GAOA<GBOB,因为OA=OB,所以GA<GB,故选C.
16.解析:
脚踏板可以看作是一个杠杆,因脚向下用力,当自行车的两个脚踏板转到水平位置时,动力臂最大,所以此时所用的动力最小.
水平 动力臂
17.答案:
省 20
18.解析:
杠杆平衡调节与天平调节相同,“哪端高平衡螺母向哪端调”,根据题意知应向右调;
要使弹簧测力计的示数最小,其力臂应大,则应沿竖直方向,向下拉.
右 竖直方向 2
19.解析:
如图所示,设人拉绳子所用的力为F,由图知F1=F,对下面滑轮进行受力分析,滑轮受向上的拉力F2,向下的拉力F、F1,由于滑轮组处于静止状态,则F2=F+F1=2F,由图知F3=F2=2F,因此人和吊篮受到的向上的拉力为4F,由于人和吊篮在空中保持静止,人和吊篮受到向下的重力与绳对人和吊篮的拉力是一对平衡力,重力大小为G=mg=(60kg+30kg)×
10N/kg=900N,拉力为4F,依据平衡条件可知4F=900N,则F=225N.
225
20.解析:
从题图示装置可以看出,固定不动的滑轮,即定滑轮是在天花板上的两个,而在上下可移动的杆上的两个滑轮为动滑轮,由于向下用力时,杆能向上移动,所以此装置能够改变动力的方向.
2 能
21.解析:
根据杠杆平衡条件:
F1l1=F2l2,阻力和阻力臂乘积一定,要使F1最小,则应使l1最大.动力作用在A点,且与OA垂直时以OA为力臂时最小.
22.解析:
由图可知,和动滑轮相连的绳子有3段,因此动滑轮对物体的拉力F′=3F=3×
60N=180N,物体做匀速直线运动,所以摩擦力f=F′=180N.
180
23.解析:
B、C、D三个滑轮在移动物体时不随物体移动是定滑轮,滑轮A随物体一起移动是动滑轮.由图知滑轮组绳子股数为3,3F=G物+G动=900N+120N=1020N,则F=340N.
B、C、D A 340
24.解析:
和一个动滑轮相连的绳子最多有三段,人站在地上把物体提起来,要求绳子的自由端与定滑轮相连,这样才能改变力的方向,绳子的绕法如图所示.
如图所示:
25.答案:
(1)左 消除杠杆的重力对实验的影响(使杠杆的重力的力臂为0) 便于测量力臂
(2)3
(3)变大 该力的力臂变短了(此时的力臂不是OC了)
26.解析:
在验证杠杆的平衡条件时,要计算出每一次的动力×
动力臂与阻力×
阻力臂,进行比较;
由图可知,此时甲对杠杆的力与力臂的乘积等于乙对杠杆的力与力臂的乘积,要使杠杆发生转动,则需要减小甲对杠杆力与力臂的乘积,或增大乙对杠杆力与力臂的乘积,或两者同时进行,
使杠杆转动的条件是力与力臂的乘积的大小不相等.
(1)过程:
分别计算出动力×
动力臂(或F1L1),分别计
算出阻力×
阻力臂(或F2L2)
第一组 1N×
15cm=15N·
cm 1.5N×
10cm=15N·
cm
第二组 2N×
25cm=50N·
cm 2.5N×
20cm=50N·
第三组 3N×
20cm=60N·
cm 4N×
15cm=60N·
经过比较每一组的动力和动力臂乘积与阻力和阻力臂乘积都相等
验证的结果:
经验证可得出杠杆平衡时满足:
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂(或F1L1=F2L2)
(2)做法:
甲不动,乙向远离支点的方向移动(或乙不动,甲向靠近支点方向移动)
条件:
使跷跷板顺时针或逆时针方向转动的力和力臂的乘积不相等
(或动力×
动力臂≠阻力×
阻力臂或F1L1≠F2L2)
27.答案:
(1)如图
(2)由几何知识知:
l1=l2=R(R为滑轮半径)
根据平衡条件:
F1l1=F2l2
即Fl1=Gl2得F=G