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1、第29講簡單機械浙江專用杠桿 1杠桿的定義:一根硬棒能夠在_的作用下圍繞著一個_轉(zhuǎn)動,這樣的硬棒稱為杠桿。【注意】(1)杠桿可直可曲,形狀任意。(2)有些情況下,可將杠桿實際轉(zhuǎn)一下,來幫助確定支點。2杠桿的五要素:_O、_F1、_F2、_l1、_l2。(1)O:杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。(2)F1:促使杠桿轉(zhuǎn)動的力。(3)F2:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。(4)l1:從支點到動力作用線的_。(5)l2:從支點到阻力作用線的_。 力固定點支點動力阻力動力臂阻力臂垂直距離垂直距離【注意】動力、阻力都是杠桿受到的力,所以作用點在杠桿上。動力、阻力的方向不一定相反,但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動方向相反(即順時針方向和逆時針方向)
2、。3杠桿的平衡條件是_。4杠桿分類(1)_杠桿:l1l2,F(xiàn)1F2;(2)_杠桿:l1l2,F(xiàn)1F2;(3)_杠桿:l1l2,F(xiàn)1F2。F1l1F2l2省力費力等臂【例1】(2015,紹興)如圖是一種健身器械,AOB可視為杠桿,圖中小明同學(xué)豎直向下拉杠桿,重物被抬起,此時阻力臂_(填“大于”“小于”或“等于”)動力臂。小明同學(xué)想通過增大向下的拉力來加大訓(xùn)練強度,請你利用杠桿平衡條件,給小明提出一條合理的建議_?!痉治觥坑蓤D知,重物對杠桿的拉力方向豎直向下,OA為阻力臂;人的拉力豎直向下,從O點到人的拉力作用線的距離是動力臂,比較知,阻力臂小于動力臂;由杠桿平衡條件F1L1F2L2可以看出:要達
3、到增大訓(xùn)練強度,使人的拉力F1增大,在阻力臂一定的情況下,可以采取增大物重(阻力),減小動力臂(向左拉或向右拉)的措施。小于增大物重1(2016,武漢)搬運磚頭的獨輪車,車廂和磚頭所受的總重力G1400 N。獨輪車有關(guān)尺寸如圖所示。該獨輪車是一個_杠桿,動力F_,為了更省力,工人師傅可以采取的措施是_(寫出一條即可)。省力420N手向后移動滑輪 1定滑輪(1)特點1:使用時既不省力,也不費力,但能改變_。特點2: 力的方向(2)實質(zhì):是一個_杠桿,其支點在軸上,力臂等于半徑。等臂2動滑輪(1)特點1: 特點2:使用動滑輪可以_一半力(不計摩擦和動滑輪重),但不能改變力的方向。(2)實質(zhì):動力臂
4、為阻力臂2倍的杠桿,其支點在動滑輪邊緣與懸繩相切的一點。動力臂和阻力臂分別等于輪的_和_。省直徑半徑動滑輪 定滑輪 省力 改變力的方向 【例2】(2015,舟山)肥胖可能會引發(fā)許多慢性疾病,某人用如圖所示的健身拉力器進行減肥鍛煉,配重由若干金屬塊(每塊質(zhì)量為10 kg)組成,鍛煉時可以根據(jù)自己的實際情況選擇配重的金屬塊數(shù)量。(桿重、繩重、摩擦均不計,g取10 N/kg)(1)拉力器上的滑輪均屬于_(選填“定”或“動”)滑輪。(2)若該人的質(zhì)量為85 kg,他一次最多能拉起_塊金屬塊。(3)當(dāng)他選擇6塊金屬塊時,把拉桿向下拉動0.5米,若累積拉動100次,拉力共做了多少功?假設(shè)脂肪氧化釋放的能量
5、10%用于拉力做功,則相當(dāng)于消耗多少克脂肪?(已知1克脂肪在體內(nèi)完全氧化約釋放37.5千焦的能量) 定82小李的質(zhì)量為50 kg,他可以舉起80 kg的杠鈴;小胖的質(zhì)量為70 kg,他可以舉起60 kg的杠鈴。他們兩人通過如圖所示的裝置來比賽,雙方都竭盡全力,看誰能把對方拉起來。比賽結(jié)果應(yīng)是()A小李把小胖拉起 B小胖把小李拉起C兩個都拉不起 D兩個都拉起 B機械效率 1有用功、額外功及總功的含義(1)有用功:在做功過程中,我們所需要的功(即對人有用的功),用W有用表示。為實現(xiàn)做功目的,對我們要做功的物體做的功是有用功,它在數(shù)值上等于達到做功目的而直接用手對物體做的功。(2)額外功:在做功過程
6、中,對額外負擔(dān)所做的功,用W額外表示。額外功是在實現(xiàn)做功目的時,我們對輔助工具、器材所做的功,它并非我們需要,是額外負擔(dān),但又不得不做。(3)總功:在做功過程中,所做的有用功與額外功之和是總功,用W總表示,即W總_。我們所做的有用功與額外功之和是總功,它在數(shù)值上等于利用機械所做的功。W有用W額外【例3】(2016,淄博)用如圖所示的滑輪組在10 s內(nèi)將300 N的重物勻速提升3 m,已知動滑輪重30 N,不計摩擦,則()A利用滑輪組所做的有用功是450 JB繩子自由端移動的速度是0.9 m/sC拉力的功率是99 WD滑輪組的機械效率是80%C3(2016,通遼)如圖所示,把一個重400 N的物
7、體沿豎直方向上在10 s內(nèi)勻速提升了2 m,所用拉力F為140 N,不計摩擦和繩重。則下列計算結(jié)果錯誤的是()A動滑輪重20 NB拉力F做功840 JC拉力F做功的功率為84 WD此滑輪組機械效率為80% D1(2016,宜昌)下列生活情景中,屬于應(yīng)用費力杠桿的是()A用鋼絲鉗剪鋼絲 B用船槳劃龍舟C用獨輪車運磚頭 D用指甲剪剪指甲2(2016,錦州)如圖所示,杠桿處于平衡狀態(tài)且刻度均勻,各鉤碼質(zhì)量相等,如果在杠桿兩側(cè)掛鉤碼處各增加一個質(zhì)量相等的鉤碼,杠桿會()A右端下沉 B左端下沉C杠桿仍然平衡 D無法判斷BB3(2016,貴州)如圖所示,O是支點,在B端掛一重物,為使杠桿水平平衡,要在A端
8、施加一個力,下列說法正確的是()AF1最小 BF2最小CF3最小 D一樣大4小明利用如圖所示的簡單機械移動物體A時。當(dāng)沿不同方向分別用F1、F2、F3的力,以不同速度勻速拉動物體時,忽略繩子與滑輪的摩擦,下列說法中正確的是()AF1F2F3 BF1F2F3CF1F2F3 DF1F2F3BD5(2016,寧夏)同一滑輪用如圖甲、乙兩種方式勻速提升重為100 N的物體,已知滑輪重20 N,繩重和滑輪的摩擦力不計。則()A手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙B手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙C手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙D手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙C6(2016,成都)如圖所示,古代士
9、兵常用定滑輪把護城河上的吊橋拉起。使用定滑輪可以_(選填“省力”“省距離”或“改變動力方向”);吊橋可以看作杠桿,繩子對它的拉力是動力,吊橋的重力是阻力。在拉起吊橋的過程中,阻力臂大小_(選填“變大”“變小”或“不變”)。改變動力方向變小7(2016,南京)用如圖所示的裝置做“探究杠桿的平衡條件”實驗。(1)實驗開始時,杠桿的位置如圖甲所示,為使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將杠桿的平衡螺母向_(選填“左”或“右”)移動。右(2)如圖乙所示,在刻度線“2”處掛2個鉤碼。在刻度線“4“處用調(diào)好的彈簧測力計豎直向下拉杠桿,杠桿在水平位置平衡時,彈簧測力計的示數(shù)為F1,將彈簧測力計斜向左拉,杠桿在水平位時平
10、衡時,其示數(shù)F2_(選填“”“”或“”)F1;再將彈簧測力計斜向右拉,杠桿在水平位置平衡時,其示數(shù)F3_(選填“”“”或“”)F1。(3)得到實驗結(jié)論后,利用圖乙所示的裝置,只借助杠桿上的刻度線,右側(cè)只使用彈簧測力計,左側(cè)只懸掛重物,若彈簧測力計的量程是02.5 N,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時,通過計算可知,懸掛的重物最重可達_N。12.58(2015,湖州)小明家有個木衣架,有一次放學(xué)回家,他把書包掛在衣架A處,衣架倒了下來。小明是個聰明的孩子,他分析了衣架倒下來的原因后,測量了如下的數(shù)據(jù):書包質(zhì)量5千克;木衣架質(zhì)量3千克;圓底盤直徑30厘米;其他數(shù)據(jù)如圖。衣架受到重力的作用線經(jīng)過圓底盤的圓心。
11、(g取10牛/千克)(1)請你通過計算,解釋衣架倒下來的原因。(2)為了防止衣架倒下來,小明提出了改進意見適當(dāng)增大圓底盤直徑。請你再說出一種其他方法。(1)書包的重力G1m1g5 kg10 N/kg50 N;木衣架的重力:G2m2g3 kg10 N/kg30 N;圓盤的半徑為30 cm/215 cm,由圖知,以底盤右側(cè)點為支點,書包對衣架力和力臂的乘積F1L150 N(25 cm15 cm)500 Ncm;衣架自身重力和力臂的乘積F2L230 N15 cm450 Ncm;因為F1L1F2L2,所以衣架傾倒;(2)由題意知,衣架傾倒的原因是兩邊力和力臂的乘積不相等造成的,所以要防止其傾倒,可減小掛物與其力臂的乘積或增大自重與其力臂的乘積,故可減小掛衣鉤的長度、或增大底盤的直徑、或圓盤底座換用大理石等密度更大的材料、或在掛衣鉤的對側(cè)掛物品等