簡單機械(杠桿滑輪)

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第1節(jié)杠桿

1、定義：一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒叫

杠桿。

2、五要素：一點、二力、兩力臂。

（①“一點”即支點，杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用“O”表示。

②“二力”即動力和阻力，它們的作用點都在杠桿上。動力是使杠桿轉(zhuǎn)動的力，一般用“F1”表示，阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，一般用“F2”表示。

③“兩力臂”即動力臂和阻力臂，動力臂即支點到動力作用線的距離，一般用“L1”表示，阻力臂即支點到阻力作用線的距離，一般用“L2”表示。）

3、杠桿的平衡（杠桿在動力和阻力作用下靜止不轉(zhuǎn)或勻速轉(zhuǎn)動叫杠桿平衡）條件是：

動力×動力臂＝阻力×阻力臂；

公式：F1L1＝F2L2。

4、杠桿的應(yīng)用

（1）省力杠桿：L1＞L2，F(xiàn)1＜F2（省力費距離，如：撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀。）

（2）費力杠桿：L1<L2，F(xiàn)1＞F2（費力省距離，如：人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿。）

（3）等臂杠桿：L1＝L2，F(xiàn)1＝F2（不省力、不省距離，能改變力的方向等臂杠桿的具體應(yīng)用：天平.許多稱質(zhì)量的秤，如桿秤、案秤，都是根據(jù)杠桿原理制成的。）

第2節(jié)滑輪

1、滑輪是變形的杠桿。

2、定滑輪：

①定義：中間的軸固定不動的滑輪。

②實質(zhì)：等臂杠桿。

③特點：使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。

④對理想的定滑輪（不計輪軸間摩擦）F=G物。繩子自由端移動距離SF（或速度vF）=重物移動的距離SG（或速度vG）

3、動滑輪：

①定義：和重物一起移動的滑輪。（可上下移動，也可左右移動）

②實質(zhì)：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。

③特點：使用動滑輪能省一半的力，但不能改變動力的方向。

④理想的動滑輪（不計軸間摩擦和動滑輪重力）則：只忽略輪軸間的摩擦則，拉

力。繩子自由端移動距離SF（或vF）=2倍的重物移動的距離SG（或vG）

4、滑輪組

①定義：定滑輪、動滑輪組合成滑輪組。

②特點：使用滑輪組既能省力又能改變動力的方向。

③理想的滑輪組（不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重

力）拉力。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力。繩子自由端移動距離

SF（或

vF）＝n倍的重物移動的距離SG（或vG）。

④組裝滑輪組方法：首先根據(jù)公式求出繩子的股數(shù)。然后根據(jù)“奇動偶定”

的原則。結(jié)合題目的具體要求組裝滑輪。

第3節(jié)機械效率

1、有用功：定義：對人們有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W總－W額=ηW總

斜面：W

有用＝Gh

2、額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。

公式：W額＝W總－W有用＝G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）斜面：W額＝fL

3、總功：定義：有用功加額外功或動力所做的功

公式：W總＝W有用＋W額＝FS＝

斜面：W總＝fL+Gh＝FL

4、機械效率：定義：有用功跟總功的比值。

公式：斜面：定滑輪：12FG=

物

1FGn=物GGnF+=動物（）

Wη有用

=WWη有用

總

=

GhFLη=GhGhGFSFhF

η==

動滑輪：滑輪組：5、有用功總小于總功，所以機械效率總小于1。通常用百分?jǐn)?shù)表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60%。

6、提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。

7、機械效率的測量：

（1）原理：（2）應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S。

（3）器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測力計。

（4）步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。

（5）結(jié)論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：

①動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。

②提升重物越重，做的有用功相對就多。

③摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。

8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。

=

22GhGhGFSFhFη===GhGhGFSFnhnF

η===WGhWFS

η=有用

總

簡單機械練習(xí)題

一、填空題

1．如圖是小聰為拉船靠岸而設(shè)計的甲、乙兩種方案，若拉船的力需要很大，則應(yīng)選用

方案___(選填“甲”或“乙”)，因為采用這種方案可以____．(不計機械的自重及摩擦)

2．使用簡單機械可以給人們的生活帶來便利．

(1)如圖甲，旗桿的頂端安裝著一個____滑輪，用來改變拉力的方向．

(2)如圖乙，把被剪物體盡量靠近剪刀的轉(zhuǎn)動軸，可減小____臂，剪斷物體更省力．

3．如圖所示，在探究杠桿平衡條件的實驗中，在支點左側(cè)30cm刻度處掛2個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，現(xiàn)欲用彈簧測力計沿豎直向上的力拉杠桿，使其在水平位置平衡，則拉

力的作用點應(yīng)在杠桿支點的____(選填“右側(cè)”或“左側(cè)”)，若該點距杠桿支點10cm，此時彈簧測力計示數(shù)為____N.

第3題圖第4題圖

4．如圖所示裝置中，均勻木棒AB的A端固定在鉸鏈上，懸線一端繞過一固定定滑輪，另一端用線套套在木棒上使棒保持水平．現(xiàn)使線套逐漸向右移動，但始終使木棒保持水平(棒

和懸線足夠長)，則懸線上的拉力T先____，后____(均選填“變大”“變小”或“不變”)．

二、選擇題

5．如圖所示的簡單機械中，在使用中費力杠桿的是()

6．如圖所示，用一根繩子繞過定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執(zhí)另一端，分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼．忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是()A．F1較大B．F3較大

C．F1、F2、F3的大小不能確定

D．將鉤碼提升相同的高度，力F1、F2、F3所做的功相等

第6題圖第7題圖

7．如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，如果將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離，下列判斷正確的是()

A．杠桿仍能平衡B．杠桿不能平衡，右端下沉

C．杠桿不能平衡，左端下沉D．無法判斷

8．如圖所示，用甲乙兩種裝置勻速提升同一重物，若每個滑輪重相同，不計摩擦及繩重，則下列說法正確的是()

A．甲較省力，機械效率較低B．乙較省力，機械效率較低

C．甲較省力，機械效率較高D．乙較省力，機械效率較高

第8題圖第9題圖

9．把質(zhì)量相等的A、B兩物體掛在如圖所示的滑輪組下面，不計繩子、滑輪的重力和摩擦，放手后()

A．A上升B．A下降C．A、B均靜止D．無法判斷

10．如下圖所示的四種機械裝置中，不能省力的裝置是()

11．利用如圖所示的裝置，工人用力F把重為100N的物體以0.2m/s的速度勻速提升6m．若不計繩重和摩擦，則這一過程中()

A．拉力F的大小為50NB．繩子自由端的速度為0.4m/s

C．拉力F所做的功為600JD．拉力F的功率為10W

第11題圖第12題圖

12．利用等重滑輪，分別采用如圖所示的兩種方式提升同一重物，升高相同高度．若繩重和摩擦不計，下列分析中正確的是()

A．乙繩自由端移動距離較大B．乙繩自由端作用力較小

C．兩種方式所做額外功相等D．增大提升高度效率都變大

三、作圖題

13．某劇組為拍攝節(jié)目需要，設(shè)計了如圖所示的拉力裝置來改變照明燈的高度，輕質(zhì)杠桿ABO可繞O點轉(zhuǎn)動．請在圖中畫出：

(1)杠桿所受拉力的力臂l1；

(2)杠桿所受阻力F2的示意圖．

四、實驗探究題

14．在探究杠桿平衡條件的實驗中：

(1)實驗前沒有掛鉤時，發(fā)現(xiàn)杠桿右端高，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的螺母向____調(diào)節(jié)．

(2)如圖甲，在杠桿的左邊A處掛四個相同鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿右端B處掛同樣鉤碼___個．

(3)如圖乙，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，當(dāng)彈簧測力計逐漸向右傾斜時，要使杠

桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將____(選填“變大”“變小”或“不變”)，

其原因是____．

15．某同學(xué)想利用杠桿的平衡條件來測量刻度尺的質(zhì)量．

(1)將刻度尺平放在支座上，左右移動刻度尺，找出能夠使刻度尺在水平位置保持平衡的支點位置，記下這個位置，它就是刻度尺的____；

(2)如圖所示，將質(zhì)量為M1的物體掛在刻度尺左邊某一位置，向____(選填“左”或“右”)移動刻度尺，直到刻度尺能夠在支座上重新保持水平平衡．記錄物體懸掛點到支座的距離l1和刻度尺的___到支座的距離l2；

(3)根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出刻度尺的質(zhì)量m＝____(用題目中所給物理量表示)．