第15課時(shí) 簡(jiǎn)單機(jī)械

第五單元機(jī)械與功

第15課時(shí)

簡(jiǎn)單機(jī)械考點(diǎn)管理歸類探究課時(shí)作業(yè)1．杠桿的五要素杠桿：一根硬棒在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的__________，用字母O標(biāo)出。動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F1標(biāo)出。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F2標(biāo)出。動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的________，用字母l1標(biāo)出。阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用字母l2標(biāo)出?？键c(diǎn)管理固定點(diǎn)距離注意：畫力臂時(shí)，首先確定杠桿的支點(diǎn)，然后畫出從支點(diǎn)到力的作用線的垂線，垂足要落在力的作用線上，標(biāo)出垂直符號(hào)，支點(diǎn)和垂足之間的線段就是力臂，并標(biāo)明l1或l2。2．杠桿的平衡條件 ____________________________________________方法：杠桿上最長(zhǎng)的力臂是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)之間的距離，此時(shí)力臂最長(zhǎng)，最省力。動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l23．杠桿的分類省力杠桿l1>l2省力費(fèi)距離如鋼絲鉗、開(kāi)瓶器、扳手等費(fèi)力杠桿l1<l2費(fèi)力省距離如釣魚(yú)竿、鑷子、理發(fā)剪刀等等臂杠桿l1

＝l2不省不費(fèi)力不省不費(fèi)距離如天平等4.定滑輪、動(dòng)滑輪(1)定滑輪定義：使用時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)的叫做定滑輪。特點(diǎn)：使用定滑輪不________，但可以改變力的________。定滑輪可以看成是一個(gè)等臂杠桿。實(shí)質(zhì)：等臂杠桿(2)動(dòng)滑輪定義：軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪不改變力的方向，可以省________力。動(dòng)滑輪可以看成動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿。實(shí)質(zhì)：動(dòng)滑輪可以看成動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿。省力方向一半5．滑輪組定義：定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起叫做滑輪組。特點(diǎn)：滑輪組既可以省力又可改變施力方向。注意：滑輪組可以省力，但要費(fèi)距離，規(guī)律如下：若承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)為n，不計(jì)摩擦和繩重，那么拉力F與物重G物、動(dòng)滑輪重G動(dòng)之間關(guān)系為_(kāi)______________，自由端移動(dòng)的距離s和重物升高的距離h之間的關(guān)系為_(kāi)________。注意：①判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾。如圖甲、乙所示。s＝nh

甲乙

②組裝滑輪組時(shí)的繞線方法：當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始端固定在動(dòng)滑輪的框架上，然后依次繞過(guò)滑輪；當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始端應(yīng)固定在定滑輪的框架上，這種繞線方法可簡(jiǎn)記為“奇動(dòng)、偶定”。6．斜面特點(diǎn)：省力機(jī)械應(yīng)用：盤山公路歸類探究類型之一會(huì)畫杠桿力臂

[2013·雅安]如圖5－15－1所示，課桌的重心在O點(diǎn)，若在課桌的C點(diǎn)用力F把桌腿B抬離地面，在抬起時(shí)另一桌腿A沒(méi)有滑動(dòng)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出F相對(duì)于A點(diǎn)的力臂l1

和重力G的示意圖。

圖5－15－1【解析】過(guò)重心做豎直向下的力，即重力；因?yàn)锳沒(méi)有動(dòng)，所以A是支點(diǎn)，過(guò)支點(diǎn)A做垂直于F作用線的垂線段l1，即F的力臂l1。【答案】如圖所示

例1答圖【點(diǎn)悟】力臂是支點(diǎn)到垂足之間的距離，所以過(guò)支點(diǎn)作力的作用線的垂線是畫力臂的關(guān)鍵。杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力與阻力應(yīng)該使杠桿向不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如果動(dòng)力與阻力在支點(diǎn)同側(cè)，兩力方向大致相反，如果在異側(cè)，方向大致相同。[2014·河南]如圖5－15－2所示，用瓶起開(kāi)啟瓶蓋，請(qǐng)畫出在A點(diǎn)所用最小力的示意圖。

圖5－15－2【解析】根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，在阻力和阻力臂一定的情況下，要使作用在A點(diǎn)的動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最大，而動(dòng)力臂是支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，在已知支點(diǎn)O和作用點(diǎn)A的情況下，支點(diǎn)O到作用點(diǎn)A的距離即為最大力臂，所以畫最小力的示意圖時(shí)，可以先連接支點(diǎn)O和作用點(diǎn)A，線段OA就是那個(gè)最大的力臂，然后再過(guò)A點(diǎn)作OA的垂線，即為動(dòng)力F的作用線，開(kāi)啟瓶蓋的動(dòng)力方向當(dāng)然是斜向上?！敬鸢浮咳鐖D所示

變式跟進(jìn)答圖類型之二理解杠桿平衡條件

[2014·哈爾濱]把羊角錘看作杠桿，如圖5－15－3用羊角錘拔釘子，O為支點(diǎn)，畫出A點(diǎn)施加的最小力F的示意圖及其力臂L?！窘馕觥恳故┘釉贏點(diǎn)的力F最小，則力F的力臂應(yīng)該最大，連接OA，則OA即為最長(zhǎng)的力臂，與這個(gè)力臂垂直的力就是最小的力，如圖所示。圖5－15－3【答案】如圖所示

例2答圖【點(diǎn)悟】要維持杠桿平衡，最長(zhǎng)的力臂對(duì)應(yīng)最小的力，最長(zhǎng)的力臂是支點(diǎn)與力的作用點(diǎn)之間的線段，所以畫力時(shí)要垂直該線段。解答杠桿平衡條件的計(jì)算題，先要分析杠桿的五要素，支點(diǎn)是關(guān)鍵要素，明確力和力臂大小之后，根據(jù)杠桿平衡條件列式計(jì)算。[2014·黃岡]如圖5－15－4所示是液壓起重車的示意圖。使用時(shí)液壓桿將起重臂頂起，可將重物吊起并安放到需要的地方。請(qǐng)?jiān)趫D中分別畫出：(1)重物對(duì)起重臂的作用力的示意圖及該力的力臂；(2)液壓桿對(duì)起重臂最小作用力的示意圖。

圖5－15－4【解析】(1)重物對(duì)起重臂有一個(gè)向下的拉力，方向是沿繩子豎直向下的，沿拉力的方向作出拉力的作用線，由支點(diǎn)向拉力的作用線作垂線，垂線段的長(zhǎng)度為拉力的力臂。(2)根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2可知，液壓桿對(duì)起重臂的作用力最小時(shí)，其力臂是最長(zhǎng)的，當(dāng)動(dòng)力作用在起重臂與液壓桿的接觸點(diǎn)，且力與起重臂垂直斜向上時(shí)，動(dòng)力臂最大，此時(shí)動(dòng)力最小?！敬鸢浮?1)重物對(duì)起重臂的作用豎直向下，作用點(diǎn)在起重臂的左端，過(guò)支點(diǎn)O向力的作用線做垂線，即為力臂l1。(2)最小作用力為F2。如圖所示變式跟進(jìn)答圖

杠桿平衡條件的變化[2013·德陽(yáng)]某同學(xué)利用身邊的塑料直尺和硬幣若干來(lái)驗(yàn)證杠桿平衡的條件，如圖5－15－5所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂l1和l2的大小，他測(cè)力臂的方法是____(填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。如果將兩邊的硬幣以相同大小的速度同時(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速移動(dòng)，則杠桿____(填“仍平衡”“向左傾斜”或“向右傾斜”)。

圖5－15－5【錯(cuò)解】正確仍平衡【錯(cuò)因分析】動(dòng)力和阻力是硬幣施加的，大小等于硬幣重力，所以力臂等于支點(diǎn)到硬幣重心的距離。硬幣運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然運(yùn)動(dòng)的距離相等，但力不相等，這樣力與力臂乘積的增加量不相等，右邊增加量大，杠桿向右傾斜?！菊狻垮e(cuò)誤向右傾斜類型之三杠桿的分類

[2013·齊齊哈爾]圖5－15－6所示的生活用具中，使用時(shí)屬于省力杠桿的是 (

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圖5－15－6B【點(diǎn)悟】鉗子和剪刀是生活中常見(jiàn)的杠桿，種類較多。但總的來(lái)說(shuō)，可分為兩類，一類是刀把長(zhǎng)刀口短，是省力杠桿，如剪鐵皮、剪樹(shù)枝的剪刀；另一類是刀把短刀口長(zhǎng)，是費(fèi)力杠桿，如理發(fā)剪刀，使用費(fèi)力杠桿可以省距離，方便快捷。類型之四