九年级物理第十三章简单机械典型例题及测试题Word下载.docx
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(2)动力(F1):
使杠杆转动的力,一定是其他物体施给杠杆的力。
(3)阻力(F2):
阻碍杠杆转动的力。
一定是其他物体施给杠杆的力。
(4)动力臂(L1):
从支点到动力作用线的距离。
(5)阻力臂(L2):
从支点到阻力作用线的距离。
3、杠杆的平衡条件:
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂 写成公式为 F1·
L1=F2·
L2
4、三种杠杆
(1)省力杠杆:
动力臂>阻力臂,即L1>L2平衡时F1<F2省力,但要费距离,常见的有撬棒,瓶启子,铡刀,钳子,动滑轮。
(2)费力杠杆:
动力臂<阻力臂,即L1<L2,平衡时F1>F2,费力,但省距离,常见的费力杠杆有:
镊子、食物夹、夹食物时的筷子,缝纫机踏板,理发用剪刀,钓鱼时的鱼杆,铁锨。
(3)等臂杠杆:
动力臂=阻力臂,即L1=L2平衡时F1=F2,既不省力也不费力,不省距离也不费距离,常见的有天平、定滑轮。
二、滑轮
1、定滑轮:
轴固定不动的滑轮叫定滑轮,它的实质是一等臂杠杆,所以F=G,物体上升高度h=绳子自由端移动的距离S。
它可以改变动力方向。
2、动滑轮:
与物体一起移动的滑轮叫动滑轮。
它的实质是一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。
即F=G,物体上
升的高度h与绳子自由端移动的距离S之间有关系是S=2h,即多移动距离。
3、滑轮组:
用一根绳子把动滑轮和定滑轮按一定方式绕过,就组成滑轮组,它的作用是有时即省力又改变力的方向,所用力F与物重关系为(G物+G动)(n为承担吊着物体的绳子段数),物体升高h时,绳子自由
端移动的距离为S,则S=nh。
四、典型例题
例1、如图所示,作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。
分析:
作杠杆的力臂的方法是:
(1)反向延长各力(或正向延长)。
(2)过支点作延长线的垂线。
(3)标上直角符号和大括号,并标上力臂的字母。
作图如图所示。
例2、在图(a)中画出杠杆平衡时作用在B点最小的力和这个力的力臂。
(图中O为支点)
解:
根据杠杆的平衡条件,作用在B点的力与它的力臂的乘积是一定的,如果作用在B点的力最小,那么这个力的力臂必须最大,而根据力臂的概念以及几何的知识可以知道以O点为支点,作用在B点的力的最大力臂就是OB,所以作图时先连接OB,即作出FB的最大力臂,然后作OB的垂线就是最小力的作用线,最后再根据FB和FA分居在支点O两侧,从FB和FA对杠杆所起的转动效果判断FB的方向,所以FB的方向应垂直于OB向左下方,如图(b)所示。
本题主要考查对杠杆的平衡条件和力臂的概念的理解,解题关键是紧扣作用在B点最小的力进行思考。
本题易错点是不理解最小的力的含义,不能找出最长的力臂,而将FB画成与杠杆垂直。
例3、如图所示,动滑轮的总重为20牛,物体A重100牛,在力F的作用下,物体A以2米/秒的速度匀速上升2秒,若忽略摩擦,则力F的大小及绳端上升的距离分别是多少?
物体A在2秒内上升的距离s=vt=2米/秒×
2秒=4米,动滑轮和A的总重:
G=GA+G动=100牛+20牛=120牛。
由于有四段绳子与动滑轮相连,所以绳端作用力F=G/n=120牛/4=30牛,而绳端上升的距离s'
=ns=4×
4=16米。
例4、如图所示,用F=10N的力拉着物体在地面上匀速运动,则物体与地面间的摩擦力为
A、10N B、20N C、30N D、无法确定
由图可知,滑轮组用3段绳子拉着物体运动,所以拉力F应是摩擦力的,即F=f,∴f=3F=30N,答
案:
C。
例5、如图所示,一个轻质直角尺可绕O轴转动,已知OA=AB=0.1米,在OA中间挂一个重G=20牛顿的物体,要使直角尺处于平衡,作用在B端最小的力是多少?
解:
要使直角尺处平衡,应满足杠杆的平衡条件。
设B点所加力为F1,力臂为L1,重物G的力臂为L2。
则F1L1=GL2。
,F1要最小,L1就必最大,在B点加力只有用OB做为L1时,力臂最大,所以只要加的力方向与
OB垂直斜向上方时,F1最小。
则
例6、如图所示,物体A和B所受重力都为200N,滑轮重力和摩擦不计,当用力分别匀速提升物体A和B时,FA为
_____N,FB为______N。
图甲是动滑轮,图乙是定滑轮,在不考虑摩擦和滑轮重时,使用动滑轮能省一半力,FA=100N;
使用定滑轮不省力,FB=200N。
例7、用一个定滑轮来吊起一重物,如图所示F1、F2和F3,那么这三个力的大小关系如何?
滑轮是杠杆的变形,用定滑轮可以改变施力的方向,但不能改变力的大小,定滑轮以轴心O为支点,阻力乘以阻力臂即为G×
R(R为滑轮半径),可以看出不论通过哪根绳子施力,绳子均为切线,它们均和半径垂直,即三个力的力臂都是R,根据杠杆平衡条件得FR=GR,从而可知F1、F2和F3大小均等于重物的重力G。
课堂练习:
1、下列物体在使用时,属于杠杆的是( )
A、夹东西用的钳子 B、铲土用的铁锹
C、拔钉子用的羊角锤 D、杂技演员手中的水流星
2、如图所示,当两个小孩在压跷跷板时处于静止状态时,他们必须( )
A、重力相等 B、距支点的距离相等
C、力和力相应的乘积相等 D、以上答案都不正确
3、如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将弹簧秤改为沿斜向上方拉,仍要使杠杆处于平衡状态,则弹簧秤的示数( )
A、增大 B、减小 C、不变 D、无法判断
4、如图所示杠杆中O是支点,在B端挂一个重物,为使杠杆平衡,要在A端加一个力,下列说法正确的是( )
A、在水平方向用力F1最小
B、在竖直方向用力F3最小
C、在跟OA线垂直方向上用力F2最小
D、三个方向用力一样大
5、如图所示,O为支点,每一小格长度相等,每个钩码的质量相等,若在A处再加挂一个同样的钩码,要使杠杆平衡,应( )
A、在B处加挂一个同样的钩码
B、在B处加挂两个同样钩码
C、将B处的钩码组移到C处
D、将B处的钩码组移到C处后,再加挂一个同样的钩码
6、用剪刀剪叠得较厚的纸片时,用剪刀的尖部不易剪断,而改用剪力的中部或后部就容易些,这是因为这样做( )
A、增大了动力 B、减小了阻力 C、减小了阻力臂 D、增大阻力臂
7、有一准确的杆秤,由于不慎将秤砣碰掉一小块,那么被称物体的示数将比物体的实际质量( )
A、偏大 B、偏小 C、相等 D、无法判断
8、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,下列说法正确的是( )
A、三个杠杆都是省力杠杆
B、三个杠杆都是费力杠杆
C、ABC是省力杠杆,OBD、OED是费力杠杆
D、ABC是费力杠杆,OBD、OED是省力杠杆
9、如图所示,用定滑轮提起货物,则所用三个力中( )
A、甲最省力 B、乙最省力
C、丙最省力 D、三个力一样,都不省力
10、如图,在水平桌面上放一个重200N的物体,物体匀速运动时,它与桌面间的摩擦力为40N,当不计滑轮重时,水平拉力F是( )
A、200N B、100N C、20N D、80N
11、如图所示,弹簧测力计及细绳重力不计,砝码G重为100N,静止时弹簧测力计所受的合力为( )
A、200N B、100N C、0 D、条件不足,无法确定
课堂练习答案:
1、ABC
根据杠杆的定义——在力的作用下能绕着一个固定点转动的硬棒比较判断比哪个是杠杆。
钳子、羊角锤都是形状弯曲硬棒杠杆,与水流星的软绳容易形变,故不是杠杆。
2、C
跷跷板是一个杠杆,杠杆静止是一种平衡状态,此时一定满足平衡条件,即动力×
阻力臂,所以选项C对。
3、A
杠杆原来处于平衡状态,即G物×
L1=F弹×
L2,当弹簧测力计改为斜向上方拉时,拉力的力臂变小,为使F弹'
与其力臂乘积不变,故弹簧秤示数只有变大。
4、C
杠杆平衡时满足平衡条件,即G物×
OB=F×
L,G物与OB的乘积为定值,若要F最小则L应最大,因有OA>OC,OA>AC,所以OA做力臂时F最小故C对。
5、C
A、4×
2≠3×
3杠杆不平衡 B、4×
2≠4×
3杠杆不平衡
C、4×
2=2×
4杠杆平衡 D、4×
4杠杆不平衡
6、C
“不易剪断”意思要用较大的动力,“容易些”意思是只用较小的动力就可以。
根据杠杆的平衡条件F1·
L2。
L1一定,剪力剪断纸用的力F2一定,由剪刀尖部改为中部或后部剪,减小了阻力臂那么动力F1就减小,所以“容易些”。
7、A
杆秤是一不等臂天平,当用它称物质质量时,杠杆在水平位置平衡满足杠杆平衡条件,F1L1=F2L2,其中F1=m物g,F2=m秤砣g,若保持杠杆在水平位置平衡,当m砣减小则它的力臂应增大,使测量的结果变得比真实值大。
8、C
只有ABC这个杠杆的动力臂大于阻力臂。
9、D
使用定滑轮不省力,只能改变动力方向,故D对。
10、C
滑轮组有2段绳子拉物体,故F=f=×
40N=20N
11、C
静止的弹簧测力计受平衡力,而平衡力的合力为0。
课外拓展:
能撬起地球吗?
传说有一天,叙拉古国王亥尼洛接到了阿基米德的一封信,信里说:
“尊敬的亥尼洛王啊!
我确信,只要给我一个支点,我就能撬起地球!
”亥尼洛王对着这封信发呆,便派人把阿基米德找来:
“阿基米德,你信上说的我一点也不明白。
”“陛下,这里说的是杠杆原理!
”
原来在阿基米德时代,已经出现了不少种杠杆,阿基米德留学时就看到过埃及人提水用的杠杆——“沙杜佛”,这是和桔槔类似的提水工具,“撬棍撬石头为什么省力呢?
”阿基米德日夜思考着,并成天摆弄着撬棍、石头和桔槔一类的东西,后来终于从中悟出了一些道理,阿基米德是第一个总结出杠杆原理的人。
“动力×
阻力臂”,阿基米德写完他的公式后,按奈不住内心的激动说:
“陛下,根据这个原理,不管您用多么小的一点力,都能举起任何一
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