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第第43讲讲 简简单机械单机械第十五单元第十五单元 能与能源能与能源(1)支点：支点：_的点用字母的点用字母_表示表示(2)动力：使杠杆动力：使杠杆_的力通常用字母的力通常用字母F1表示表示(3)阻力：阻力：_杠杆转动的力通常用字母杠杆转动的力通常用字母F2表示表示(4)动力臂：从动力臂：从_的距离用字母的距离用字母l1表示表示 (5)阻力臂：从阻力臂：从_的距离用字母的距离用字母l2表表示示杠杆杠杆1. 定义定义：在力的作用下：在力的作用下_的硬的硬棒叫杠杆棒叫杠杆2杠杆的五要素杠杆的五要素能绕着某一固定点转动能绕着某一固定点转动杠杆绕着转动杠杆绕着转动O转动转动阻碍阻碍支点到动力作用线支点到动力作用线支点到阻力作用线支点到阻力作用线画力臂的方法：v（1）先找支点）先找支点O；v（2）画出动力和阻力（）画出动力和阻力（注意动力阻力的方向注意动力阻力的方向)；v（3）画出力的作用线（虚线）；）画出力的作用线（虚线）；v（4）过支）过支点点0作作力的作用力的作用线线的的垂线段垂线段L，即为力臂，即为力臂(标标上标签）；上标签）；例例1.请画出图中杠杆所受力的力臂请画出图中杠杆所受力的力臂.L1L2L3L1L2解决杠杆平衡时动力最小的方法：解决杠杆平衡时动力最小的方法：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要是动力最小，必须使动力臂最大，此类问题中阻力阻力臂为一定值，要是动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到：要使动力臂最大需要做到：(1)支点支点O（2）找到离支点最远的点）找到离支点最远的点（3）过最远点作）过最远点作垂直于杠杆垂直于杠杆的力，的力， 并且注意力的方向并且注意力的方向直杠杆直杠杆曲杠杆曲杠杆（1）找支点）找支点O（2）找到离支点最远的点）找到离支点最远的点（3）连接连接支点和最远点支点和最远点（4）过最远点作）过最远点作垂直于连线垂直于连线的力，并且注意力的方向的力，并且注意力的方向例例2、在图一中，画出使轻质杠杆保持水平平衡的最小在图一中，画出使轻质杠杆保持水平平衡的最小的力的力F的作用点和方向的作用点和方向在图二中画出使杠杆在图示位置静止时所用最小力在图二中画出使杠杆在图示位置静止时所用最小力的作用点和方向的作用点和方向FF名称名称结构结构特点特点应用举例应用举例省力省力杠杆杠杆L1_L2_费力费力杠杆杠杆L1_L2_等臂等臂杠杆杠杆L1L2不省力不不省力不费距离费距离_省力、省力、撬棒、铡刀、动滑轮、羊角撬棒、铡刀、动滑轮、羊角费力、费力、缝纫机踏板、起重臂、人的前缝纫机踏板、起重臂、人的前天平，定滑轮天平，定滑轮费距离费距离锤、钢丝钳、手推车锤、钢丝钳、手推车省距离省距离臂、理发剪刀、钓鱼杆臂、理发剪刀、钓鱼杆例例3在下列机械中，在下列机械中，羊角锤羊角锤钓鱼竿钓鱼竿天平天平钢丝钳钢丝钳筷子筷子理发剪刀理发剪刀铁匠剪刀铁匠剪刀缝纫机的脚踏板缝纫机的脚踏板铡草用的铡刀铡草用的铡刀 动动滑轮镊子铁锹道钉撬定滑轮，它们中属于省力杠杆滑轮镊子铁锹道钉撬定滑轮，它们中属于省力杠杆的是的是 属于费力杠杆的是属于费力杠杆的是 属属于等臂杠杆的是于等臂杠杆的是 .(1)(4)(7)(9)(10)(13)(2)(5)(6)(8)(11)(12)(3)(14)知识梳理1.杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。2.杠杆平衡条件：杠杆平衡条件： 动力动力臂阻力阻力臂动力动力臂阻力阻力臂3.解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力和方向及必须要画出杠杆示意图；弄清受力和方向及力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等）向施力最小等） 杠杆两端有两只可调节的螺母，能起什杠杆两端有两只可调节的螺母，能起什么作用么作用? ? 为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢? ?作用作用:实验前调节杠杆在实验前调节杠杆在水平位置平衡水平位置平衡因为这样因为这样便于测量力臂便于测量力臂【例例1】 (2012义乌市义乌市)杠杆在生产生活中普遍使用图杠杆在生产生活中普遍使用图15431所示的工具，在使用过程中，属于省力杠所示的工具，在使用过程中，属于省力杠杆的是杆的是 ()D【中考预测中考预测】1请在图请在图15432中画出力中画出力F的力臂和物体所受重力的力臂和物体所受重力 的示意图的示意图图图15432【典例典例1】 如图如图15435所示，杠所示，杠杆杆AOB的的A端挂重为端挂重为GA的物体，的物体，B端挂重为端挂重为GB的物体时，杠杆处的物体时，杠杆处于平衡状态，若于平衡状态，若AOBO，杠杆，杠杆自身重力不计则自身重力不计则 ()图图15435AGAGB BGAGBCGAGB D无法判断无法判断A(1)定义：定义：_的滑轮的滑轮(2)实质：定滑轮的实质是：实质：定滑轮的实质是：_(3)特点：使用定滑轮特点：使用定滑轮_但是不能但是不能_(4)对理想的定滑轮对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦不计轮轴间摩擦)F_滑轮滑轮1.定滑轮定滑轮中间的轴固定不动中间的轴固定不动等臂杠杆等臂杠杆可以改变施力的方向可以改变施力的方向省力省力G定滑轮的特点v定滑轮的实质是一个等臂杠杆FGl1l2.0FFA：支点支点在在轴心轴心O处。处。B：动力臂动力臂l1等于等于阻力臂阻力臂l2C:不省力，也不省距离，不省力，也不省距离，但可以改变力的方向但可以改变力的方向D:实质是一个实质是一个等臂等臂杠杆杠杆(2)实质：动滑轮的实质是：实质：动滑轮的实质是：_杠杆杠杆(3)特点：使用动滑轮能特点：使用动滑轮能_，但不能，但不能_(4)理想的动滑轮理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力不计轴间摩擦和动滑轮重力). 则：则：F_G.只忽略轮轴间的摩擦则：只忽略轮轴间的摩擦则：F_动力臂为阻力臂动力臂为阻力臂2倍的倍的省一半的力省一半的力改变动力的方向改变动力的方向省力省力(1)定义：定义：_的滑轮的滑轮2动滑轮动滑轮和重物一起移动和重物一起移动动滑轮的特点FGl2l1O.A:支点支点在在边缘边缘O处处B：动力臂动力臂l1为为阻力臂阻力臂l2的的2倍。倍。动力动力F为为阻力阻力G的的1/2倍倍12FG1：动动滑轮实质是滑轮实质是动力臂为阻力臂动力臂为阻力臂2倍倍的的杠杆。杠杆。2：在：在上述上述情况下，动力是阻力的情况下，动力是阻力的1/212FG即即(1)定义：定义： _组合成滑轮组组合成滑轮组(2)特点：使用滑轮组既能特点：使用滑轮组既能_又能又能_(3)理想的滑轮组：只忽略轮轴间的摩擦，则：理想的滑轮组：只忽略轮轴间的摩擦，则：F_绳子自由端移动距离绳子自由端移动距离SF_倍的重物移动的距离倍的重物移动的距离S物物3滑轮组滑轮组定滑轮、动滑轮定滑轮、动滑轮省力省力改变动力的方改变动力的方n向向滑轮组的特点由一个由一个定定滑轮和一个滑轮和一个动动滑轮组成的滑轮组滑轮组成的滑轮组FFFGGG12FG13FG12FGn=2n=2n=3【例例2】 (2012嘉兴嘉兴)如图如图15433所示的三个滑轮中，所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是属于动滑轮的是_，若滑轮的自重和摩擦不计，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力当分别沿力F1、F2和和F3方向匀速提起同一物体时，则方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是的大小关系是_图图15433乙乙F1F3F2【中考预测中考预测】2小军同学为了探究小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验，使用了如图所示的实验装置实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为装置实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0 N，每个钩码，每个钩码的重力为的重力为0.5 N；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在预别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在预先设计好的记录表中先设计好的记录表中(见下表见下表).动滑轮重动滑轮重G0/N1.0 1.0 1.01.0 1.0 1.0 1.0 1.0所挂钩码的重力所挂钩码的重力G/N0.5 1.0 1.52.0 2.5 3.0 3.5 4.0弹簧秤示数弹簧秤示数F/N0.8 1.0 1.31.5 1.8 2.0 2.3 2.5分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数计的示数F与钩码的重力与钩码的重力G以及动滑轮的重力以及动滑轮的重力G0的关系为的关系为_；在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用动滑轮在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用动滑轮_【典例典例2】 如图如图15436所示，某所示，某同学用重为同学用重为20 N的动滑轮匀速提的动滑轮匀速提升重为升重为80 N的物体不计摩擦，的物体不计摩擦，则该同学所用拉力则该同学所用拉力F的可能值是的可能值是 () A30 N B40 N C50 N D60 N图图15436解析解析竖直向上匀速拉动时，动滑轮有几段绳子承竖直向上匀速拉动时，动滑轮有几段绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一重物担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一重物和动滑轮的总重由和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有段绳子承担，则有2FG物物G轮轮，即即2F20 N80 N，故当沿竖直方向拉动时，故当沿竖直方向拉动时F50 N，此题拉力方向不沿竖直方向，因此所用拉力变，此题拉力方向不沿竖直方向，因此所用拉力变大，因此大，因此D选项比较符合题意选项比较符合题意答案答案D