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第13讲 简单机械
第1课时 杠杆和滑轮
杠杆
1．(2018·黑龙江)如图所示的简单机械中一定费力的是()
A.起瓶器 B.撬棒 C.羊角锤 D.钓鱼竿
2．(2018·湘西)如图所示，大熊和小熊坐跷跷板．如果它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡时，下列说法正确的是()
A．大熊和小熊的重力相等
B．大熊和小熊到支点的距离相等
C．他们各自的重力与各自的力臂的乘积相等
D．以上说法都正确
3．(2017·广安)如图所示是搬运砖头的独轮车，它是一个________(填“省力”或“费力”)杠杆．已知车厢和砖头的总重力G＝800 N，则人手向上的力F至少为________N.
4．(2018·襄阳)如图所示，画出图中力F的力臂并用字母l表示．
滑轮
5． 如图所示为居民小区内的健身器材，它是由________个定滑轮组成的；定滑轮在使用时可以改变________；动滑轮在使用时________(填“能”或“不能”)省功．
6．(2017·济宁)小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200 N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为________N；实际测量A端的拉力为110 N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为________N.
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7． (2017·邵阳)如图所示，物体在5 N的水平拉力F作用下，沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了4 s，拉力F的功率为________W.
滑轮组
8．(2018·凉山)用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法．
9．如图，物体重12 N，绳的重力和摩擦不计．
(1)不计动滑轮重力，求绳子的拉力；
(2)若计动滑轮重为3 N，求绳子的拉力；
(3)要将物体提高1 m，绳子端应拉出多少？
(4)绳子端拉出6 m，此时物体被提高多少？
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重难点1 杠杆的动态平衡问题
(2018·临沂)图(a)所示的杠杆是水平平衡的．如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，如图(b)所示，则杠杆()
A．右端下沉
B．左端下沉
C．要保持平衡应将左端的物体向右移动
D．要保持平衡应在右端再加挂一个物体
【变式训练1】 如图所示，刻度均匀的杠杆处于水平平衡状态，每个钩码质量均相等．若将两边的钩码分别向靠近支点的方向移动相同的距离后，杠杆将()
A．仍然平衡 B．右端下降 C．左端下降 D．无法判断
【变式训练2】 如图所示的均匀木条AOB，AO＝OB，在O点系一绳并挂起，先使AO保持水平，然后放手，则在刚放手的瞬间，木条将会()
A．A端向上运动
B．A端向下运动
C．保持平衡不动
D．不能确定
重难点2 杠杆的最小力问题
(2018·眉山)如图所示，轻质杠杆OA能绕O点转动，请在杠杆的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)．
【变式训练3】 如图所示，画出使杠杆AB在图示位置静止时所用最小力F的作用点和方向．
【变式训练4】 如图所示，高0.8 m、重1 100 N、均匀的圆柱形木柱M，截面半径为0.3 m，将它竖直放在水平地面上时，木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对________力；若要使木柱的a点离开地面，至少需要________N的力．
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重难点3 滑轮组的相关计算
(2017·南充)如图所示，在滑轮组的作用下，重为300 N的A物体以0.2 m/s的速度匀速上升，动滑轮重为60 N，不计绳重和摩擦．则绳子自由端的拉力F＝________N，拉力F做功的功率P＝________W.
【变式训练5】 在水平桌面上放一个200 N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48 N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为________N．若绳子自由端移动速度为0.9 m/s，则物体移动速度为________．
实验突破 探究杠杆的平衡条件
(2018·枣庄)如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置．
(1)实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向________调节，使杠杆在水平位置平衡．
(2)杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的________端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将________________________即可．
(3)小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示．你认为________的实验方案更好，请说明你的理由：________________________________________________________________________.
(4)实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由________．
(5)如图戊所示，若用弹簧测力计在D点向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将________．
戊 己
(6)小明组在实验中，发现用如图己装置的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距)，但老师建议同学们不宜采用这种方式，主要是因为________(填字母)．
A．一个人无法独立操作 B．力臂与杠杆不重合
C．力和力臂数目过多，不易得出结论 D．杠杆受力不平衡
(7)改变钩码数量和位置获得三次测量数据(如表)，目的是____________________
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________，根据表中数据你得出杠杆的平衡条件是：____________，并完成表中的空格．
实验
次序
动力
F1/N
动力臂
l1/cm
阻力
F2/N
阻力臂
l2/cm
1
2.0
5.00
1.0
10.00
2
2.0
10.00
2.0
10.00
3
3.0
10.00
2.0
________
1．(2018·烟台)如图所示的杠杆，属于费力杠杆的是()
2．(2017·济宁)如图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆OBA可绕O点转动，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力．图中能够正确表示动力臂的是()
A．l1 B．l2 C．l3 D．l4
3．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是()
4．(2018·聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能．如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5 kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定()
A．大于5 kg B．大于49 N
C．小于49 N D．等于49 N
5． (2018·潍坊)如图所示，杠杆处于平衡状态．如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将()
A．左端下降 B．右端下降
C．仍然平衡 D．无法判断
6．(2018·连云港)如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1
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的作用下在水平位置平衡．如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是()
A．F1＜F2 B．F1＞F2 C．F2＜G D．F1＝G
7． (2018·乌鲁木齐)如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60 N，G2＝38 N，甲、乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为()
A．3 N B．6 N C．11 N D．22 N
8．(2017·聊城)如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每个小格长度为2 cm，当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，下列说法正确的是()
A．动力臂为0.08 m
B．此时为省力杠杆
C．弹簧测力计的示数为4 N
D．钩码总重为2 N
9．在生活和生产实践中，很多地方用到了简单机械，比如汽车方向盘实际上是一个________，盘山公路实际上是一个________．(填“杠杆”“滑轮”“轮轴”或“斜面”)
10．(2018·天津)利用图甲中的撬棒撬石块时，撬棒相当于________(填“省力”或“费力”)杠杆：利用图乙中的滑轮组匀速提升900 N的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为________N.
11．(2018·河南)高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触．如图为输电线的牵引装置．钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25 kg，不计滑轮和钢绳自重和摩擦，输电线A端受到的拉力大小为________N．若某段时间内坠砣串下降了30 cm，则输电线A端向左移动了________cm.(g取10 N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩)
12．(2018·广安)如图，AB是能绕B点转动的轻质杠杆，在中点C处用绳子悬挂重为100 N的物体(不计绳重)，在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡，则拉力F＝________N．若保持拉力方向始终垂直于杠杆，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将________(填“增大”“减小”或“不变”)．
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13．(2018·白银)如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，画出F1、F2的力臂l1和l2.
14．(2018·黄石)旅行箱在拉力作用下静止于图示状态，O点为旅行箱的重心，A为拉力的作用点，请在图中画出旅行箱的重力以及最小拉力F的示意图．
15．(2018·滨州)小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相等的0.5 N重的钩码若干个．
(1)如图A所示，实验前，杠杆左端下倾，则应将左端的平衡螺母向________(填“左”或“右”)调节，直到杠杆在________位置平衡，目的是便于测量________，支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆________对平衡的影响．
(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图B所示，它们记录的数据为动力F1＝1.5 N，动力臂l1＝0.1 m，阻力F2＝1 N，则阻力臂l2＝________m.
(3)甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，此实验________(填“能”或“不能”)说明该结论是错误的，图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5 cm，每个钩码重0.5 N，当弹簧测力计在D点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂________(填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂．
16．(2018·荆州)如图所示，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，OA＝20 cm，G1是边长为5 cm的正方体，G2重为20 N．当OB＝10 cm时，绳子的拉力为________N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa.现用一水平拉力使G2以5 cm/s的速度向右匀速直线运动，经过________s后，可使G1对地面的压力恰好为零．
17． (2018·威海)如图为吊装工具示意图，物体M为重5 000 N的配重，杠杆AB的支点为O，OA∶OB＝1∶2，每个滑轮重100 N．当重为700 N的工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为________N，物体M对地面的压力为________N．(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)
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18．如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的石块拉至井口的装置图．已知井深12 m，石块重G石＝6×103 N，汽车重G车＝3×104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F拉＝2.2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力．(g取10 N/kg)求：
(1)动滑轮的重力；
(2)将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
19．(RJ教材8下P80T2变式)(2018·宜昌)如图甲所示，钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合，图乙是其中的一个杠杆．用钢丝钳剪铁丝时，将铁丝放在A处还是B处更省力呢？请在图乙中在你认为更省力的位置处画出阻力F2的示意图和动力F1的力臂．
20．(RJ教材8下P84T4变式)如图所示，滑轮组用80 N的力提起了重300 N的物体(不计摩擦)，请你画出该滑轮组的绕绳方法．
第1课时 杠杆和滑轮
第1课时 杠杆和滑轮
基础得分训练
1．D 2.C 3.省力 160 4.
5．三 力的方向 不能 6.100 20 7.2
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8.
9．由图知，承担物重的绳子段数n＝3 (1)不计动滑轮重力，绳子的拉力：F＝1/3G＝1/3×12 N＝4 N (2)若计动滑轮重为3 N，绳子的拉力：F′＝1/3(G＋G轮)＝1/3×(12 N＋3 N)＝5 N
(3)要将物体提高h＝1 m，绳子端应拉出的距离：s＝3h＝3×1 m＝3 m (4)绳子端拉出的距离s′＝6 m，由s＝3h得物体被提高的高度：h′＝1/3s′＝1/3×6 m＝2 m
导学提分训练
例1 A
【变式训练1】 C
【变式训练2】 B
例2
【变式训练3】
【变式训练4】 平衡 330
例3 120 72
【变式训练5】 16 0.3 m/s
实验突破
①自身重力 ②左 ③右 ④偶然性 ⑤F1l1＝F2l2
例4 (1)右 (2)左 左侧的钩码去掉一个 (3)小李 图丙中，弹簧测力计的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量 (4)这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡 (5)变大 (6)C (7)使实验结论具有普遍性 F1l1＝F2l2 15.00
课后提分训练
1．C 2.B 3.D 4.B 5.B 6.B 7.B 8.D 9.轮轴 斜面 10.省力 300 11.10 000 15 12.50 减小
13. 14.
15．(1)右 水平 力臂 自重 (2)0.15 (3)没有多次实验，结论不具有普遍性 (4)能 等于 16.10 10 17.400
4 500 18.由图可知，承担石块重的绳子段数n＝3 由于忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力 由F拉＝G石＋G动,n得动滑轮的重力：G动＝nF拉－G石＝3×2.2×103 N－6×103 N＝600 N (2)绳子自由端移动的距离：s＝3h＝3×12 m＝36 m
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功：W＝F拉s＝2.2×103 N×36 m＝7.92×104 J
教材变式题
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19. 20.
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