一周强化

一、一周知识概述

　　本周我们来介绍几种最常见的简单机械的特点及应用。本单元知识是中考最基础的考查部分之一，重点考查的内容有：（1）以选择、实验方式考查杠杆的平衡条件，判断杠杆是哪类杠杆；（2）以填空、作图形式考查力臂的画法及滑轮的作用、实质、绕线方法及应用等，其中杠杆的力臂和有关滑轮组绕线的作图考查概率最高。因此，要认真学习本单元相关知识。

二、重难点知识精讲

（一）杠杆

1、认识杠杆

　　一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就可看做是杠杆。

　　杠杆是人类使用的最为简单的机械了。下面以图中的这根杠杆为例，介绍几个有关杠杆的重要名词。

　　支点：杠杆绕着转动的点（图中的O点）。

　　动力：使杠杆转动的力（图中的F1）。

　　阻力：阻碍杠杆转动的力（图中的F2）。

　　动力臂：从支点到动力作用线的距离（图中的 l1）。

　　阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（图中的 l2）。

2、杠杆的平衡条件

　　在力的作用下，如果杠杆处于静止状态（或绕支点匀速转动），就表明杠杆平衡了，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写作F1l1=F2l2.

3、杠杆的应用

　　杠杆可以替我们干很多的工作，我们利用它是因为它有省力、省距离等优点，下表给出了三类杠杆及其特点。

例1、如图是一辆装满同种货物的手推车，当前轮遇到障碍时，售货员向下压扶手，这时手推车可以看作杠杆，支点是_______点（填字母）；当后轮遇到障碍物时售货员向上提扶手，这时支点是_______点，与前轮遇到障碍物时相比，此时较_______力（填“省”或“费”）。

解析：

　　手推车前轮遇到障碍物时，售货员下压扶手，手推车以后轮C 为支点，前轮被撬起，此时人对扶手的压力为动力，车的重力为阻力，动力臂与阻力臂如图所示，当后轮遇到障碍物时，售货员向上提扶手，这时支点是前轮B点，动力是人对扶手向上的提力，阻力是车的重力G，动力臂与阻力臂如图所示，可见这时的动力臂远大于阻力臂，故与前轮遇到障碍物相比，较为省力。

　　本题第一空填C，第二空填B，第三空填省。

例2、

　　如图所示，是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（ ）

A．三个杠杆都是省力的

B．三个杠杆都是费力的

C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力的杠杆

D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆

解析：

　　一个杠杆是省力杠杆还是费力杠杆，关键是看动力臂与阻力臂的大小，对于杠杆ABC来讲，B为支点，人对A点压力为动力，轴EC对C的拉力为阻力，可见杠杆ABC是省力杠杆；对于杠杆OBD来讲，O点为支点，杠杆ABC通过支点B对OBD的压力为动力，而被剪指甲在D点对杠杆DBO的支持力为阻力，显然杠杆DBO是一费力杠杆；杠杆OED的支点也在O点；其动力是杠杆ABC通过轴CE对杠杆DEO的作用力，其阻力是被剪指甲在D点对杠杆DEO的支持力，可见杠杆DEO也是费力杠杆，故本题应选C.

例3、在“研究杠杆平衡条件”的实验中（如图所示）

（1）把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，可将右端螺母向_______边旋转，使杠杆在水平位置平衡（填“左”或“右”）。

（2）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边离支点二格的A处挂了3个钩码，如图所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码（用一种方法）。你的方法是

　　___________________________________________

　　___________________________________________

（3）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次得到三组数据进行分析，这样的目的是__________________________________。

解析：

　　（1）杠杆右端下倾，表明右端的力臂偏大，右端螺母应向左边旋转；（2）杠杆左边的力和力臂和乘积为F1l1=3×2=6，要使右端F2l2=6才能平衡，可供选择的钩码数有3个，可供选择的位置有“2”、“3”。（3）只有多次测量得到的实验数据分析才是可靠的。

答案：

　　左2格处挂3个钩码或是3格处挂2个钩码寻找杠杆平衡的普通规律。

（二）其它简单机械

1、定滑轮：轴固定不动，使用定滑轮不能省力，也不能省距离，但可以改变用力的方向，定滑轮实质上是一个等臂杠杆。

2、动滑轮：随物体一起移动，使用动滑轮可以省力一半（即用力一半），但要多费1倍的距离，且不能改变用力的方向。动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆。

3、滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组，既可以省力，又可以改变用力的方向，使用起来很方便，但一定多费距离。

4、轮轴：由一个轮和一个轴组成，并且都绕固定的轴线转动的机械。使用轮轴可以省力。如果动力作用在轴上，阻力作用在轮上，反而费力。

5、斜面也是一种简单机械，使用斜面也可以省力，并且在斜面高相同时，斜面越长越省力。

6、凡是省力的机械一定费距离，凡是费力的机械一定省距离。既省力又省距离的机械是没有的。

例4、小明同学利用定滑轮设计了一种拉动窗帘的简易装置，设计时他采用一根闭合的拉线绕在滑轮上，在右侧拉动这根拉线，就可以实现窗帘的打开与闭合。请你在图上画出这根拉线在滑轮上的绕法以及窗帘细线与拉线的连接。

解析：

　　窗帘分左右两部分，每次闭合与打开的过程中，窗帘的自由端都是朝相反的方向被拉动。这是设计前要把握的关键。因在右侧拉线，所以，闭合的两根拉线绳应分别跨过右侧的两个定滑轮且横跨左侧的小定滑轮，再将窗帘自由端分别在两根线上系定。（如图所示）

例5、利用如图所示的滑轮组拉木箱，当加在绳子自由端的水平拉力F=300N时，木箱恰好在水平地面上匀速运动，则地面对木箱的摩擦力大小为_______N。（不计绳与滑轮间的摩擦）

解析：

　　木箱在地面上作匀速运动，表明木箱受到的摩擦力与拉力是平衡的。即f=F′，F′为木箱与动滑轮之间的绳子上承受的拉力。而对于滑轮组来说，F′=3F=3×300N=900N，所以f=F′=900N.

例6、一根绳子只能承担5000N的力，用它提起1.8×104N的重物，应选怎样的滑轮组，怎样绕线？画出绕线图。

解析：

　　先利用滑轮组计算拉力的公式：F=G总/n，算出所用绳子的段数n.

　　n=G总/F=1.8×104N/5×103N=3.6，应取4段绳子。因此可断定应把绳子固定在定滑轮上，再确定滑轮组，其中动滑轮要有两个，才能4段绳子承担重物。如果不改变用力方向，则只要一个定滑轮，绕线如图所示，如果要改变用力方向，则要两个定滑轮，绕线如图所示。

说明：

　　根据实际需要选用滑轮组，解题步骤如下：

　　①用F= G总/n，算出所用绳子的段数n.

　　②若n是偶数，绳子固定在定滑轮上；n是奇数，绳子固定在动滑轮上。

　　③先确定动滑轮的个数，若绳子的段数为2或3段，则只需一个动滑轮。若绳子为4段或5段，则要用两个动滑轮。

　　④再确定定滑轮的个数，若2段绳子，只需一个定滑轮，3段、4段绳子，只用一个定滑轮，则不能改变力的方向；用两个定滑轮则可以改变力的方向。

　　⑤绕绳子时，绳子固定在定滑轮上时，应穿过动滑轮，再绕过定滑轮；若绳子固定在动滑轮上，应穿向定滑轮，再绕过动滑轮。先绕里面的小滑轮，再绕到外面的大滑轮，一个滑轮只能穿过一次绳子。

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