九年级科学上册 第五章《简单机械》教学案_其他简单机械教学案

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简单机械

【知识梳理】 杠杆

1.杠杆的概念：一根在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。

2.杠杆的五要素：支点(O，杠杆绕着转动的固定点)、动力(F1，使杠杆转动的力)、阻力(F2，阻碍杠杆转动的力)、动力臂(l1,支点到动力作用线的距离)和阻力臂(l2，支点到阻力作用线的距离)。

3.杠杆的平衡条件

(1)研究杠杆平衡条件的实验注意点：先调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡以便于测量力臂；多次实验以排除实验的偶然性；弹簧秤倾斜时，力臂变小了，不能仍然用支点到力点的距离表示力臂，等等。

(2）实验结果及杠杆平衡原理：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1F2l2

4.三类杠杆及其实质

(1)省力杠杆：实质是动力臂大于阻力臂的杠杆。省力杠杆的特点是省力但费距离。常见的省力杠杆有道钉撬、撬棒、羊角锤、钢丝钳、老虎钳、扳手、汽水瓶盖起子、翻斗车等。

(2)费力杠杆：实质是动力臂小于阻力臂的杠杆。费力杠杆特点是费力但省距离。常见的费力杠杆有筷子、镊子、钓鱼杆、缝纫机脚踏板、理发剪刀、吊车的撑杆等。(3）等臂杠杆：实质是动力臂等于阻力臂的杠杆。等臂杠杆的特点是既不能省力又不能省距离。常见的等臂杠杆有定滑轮、天平等。

二、滑轮 1.定滑轮

定滑轮的实质是等臂杠杆。其特点是不能省力但能改变动力的方向。不考虑摩擦和绳重时(理想条件）：F=G物。2.动滑轮

动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆、动滑轮的特点是能够省力但费距离、不能改变动力的方向，F不考虑摩擦和绳”、动滑·重时，拉力等于物重的一半，即：

1G物2。

若不考虑摩擦和绳重而只考虑滑轮重时，拉力等于物体和滑轮总重的一半，即：F1(G物G动）2

3.滑轮组

滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合装置。其特点是既能省力又能（不是一定)改变力的方向，F若不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，自由端的拉力与物重的关系：的绳子股数)。

1G物n（n为分担物重

F若不考虑摩擦和绳重但要考虑动滑轮重时，存在下列关系式：

1(G物G动）2

4.滑轮组的缆绳方法：确定n后，遵循“偶定奇动”的原则(即当n为偶数时，绳子的起始端为定滑轮。当n为奇数时，绳子的起始端应为动滑轮)确定起始端，从内往外绕；自由端确定 1的话。也可从外往内绕。

注意点：对于滑轮组要注意关注绳子股数n水平方向使用滑轮组时，要能够转换或换位，三、斜面

如图所示的斜面模型，也是一种常见的简单机械。当斜面光滑时，斜面的坡度越平坦越省力，但路程越长。

若不考虑摩擦阻力的影响，到拉力所做的功等于克服重力所做的功，即有

下列关系：FLGh；

若考虑存在摩擦阻力f，则拉力所做的功等于克服重力和摩擦阻力所做的总功，即存在下列关系：FLGhfL

【典型例题】

考点一 杠杆的五要素 例1 1．如图中的皮划艇运动员一手支撑住浆柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆．下图中的船桨模型中最合理的是（）

A． B．

C． D．

考点二 杠杆的力臂和平衡条件的应用分析

例2（2009•澄海区模拟）A、B是一根可绕O轴在竖直面内自由转动的木棒，如图所示用一始终与木棒垂直的力F将木棒从竖直位置缓慢拉至水平位置，则力F（）

A．大小不变 C．逐渐变大

B．逐渐变小 D．先变大，后变小

考点三 滑轮组的相关计算

例3（2012•乌兰察布）如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离．所用拉力分别是F1、F2、F3，这三个力的作用点移动距离分别是S1、S2、S3，移动速度分别为V1、V2、V3，不计滑轮摩擦，则（）

A．F1：F2：F3=2：1：4 S1：S2：S3=2：1：4 B．F1：F2：F3=2：1：4 S1：S2：S3=2：4：1 C．F1：F2：F3=2：4：1 V1：V2：V3=2：1：4 D．F1：F2：F3=2：1：4 V1：V2：V3=2：4：1

【实验探究】

例（2010•丰台区一模）如图所示，A为直立固定的水管，底部活塞B与水管接触良好且无摩擦，其中装入适量的水，水不会流出，活塞与水管壁间没有摩擦．活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆OCD的C点相连，O为杠杆的固定转轴．一个滑轮组，其自由端与杠杆的D点相连．滑轮组下面挂着一个重为G的物体E．当水对活塞的压强为4×103Pa时，杠杆在水平位置平衡．已知OC：CD=1：2，活塞B的横截面积为30cm2，活塞与硬杆总重为3N．动滑轮自重为2N．不计绳重和摩擦． 求：（1）容器中水受到的重力；（2）物体E的质量．（g=10N/kg）

【牛刀小试】

1.（2013•自贡）如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起．在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则用力F将（）A．逐渐变大 C．保持不变

B．逐渐变小 D．先变小后变大

2.（2013•扬州）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（）

A．羊角锤 B．筷子

C．起瓶器

D

独轮车

．

3.如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧测力计B的示数为10 N，则物体A与水平桌面的摩擦力大小为（）A．100N B．50N

C．20N

D．10N

（2013•玉林）下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验．（每个钩码重0.5N）

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡．（2）如图1所示，①在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂____个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡． ②把B点处的钩码取下，在B点处施加一个竖直向下的拉力F=____N时，杠杆仍然在水平位置平衡．当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）．原因是_____________________________．（3）如果小王又进行了如图2所示的探究，考虑杠杆的_______影响，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数应____3N(选填“大于”、“小于”或“等于”)．

【高手过招】

1.（2013•黄冈）李华同学利用如图装置提起水中的物块，下列判断正确的是（）

A．装置中的滑轮是定滑轮 B．装置中的AOB是省力杠杆 C．装置的机械效率可以达到100% D．物块上表面露出水面前，所受浮力不断减小

2.（2013•潍坊）如图所示，活塞式抽水机手柄可以看作是绕O点转动的杠杆，它在动力F1和阻力F2的作用下，处于平衡状态，则（）

A．F1•OC=F2•OA C．F1•OE=F2•OA

B．F1•OD=F2•OB D．F1•OE=F2•OB

3.（2013•巴中）如图所示，杠杆始终在水平位置平衡，作用在杠杆B点的力在位置1时为F1，在位置2时为F2．则F1与F2的大小关系是（）A．F1＜F2 B．F1=F2

C．F1＞F2

D．无法判断

4.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，根据室内垃圾桶的结构示意图，可确定桶中有两个杠杆在起作用，两杠杆支点为O1、O2．则对应的杠杆分别是（）

A．省力杠杆 省力杠杆 C．费力杠杆 费力杠杆

B．省力杠杆 费力杠杆 D．费力杠杆 省力杠杆

5.（2013•宜宾改）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N．若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（）

A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左 B．滑轮移动的速度为0.4m/s C．物体A受到地面的摩擦力为8N D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N

6.（2010•黄冈）如图ABCD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（）

A． B．

C．

D．

7.（2012•徐州三模）如图所示，质量为m=60kg的人站在轻质木板的O点上，木板可以绕B端上下转动，OA=2OB．要使木板静止于水平位置，人拉轻绳的力为______N，人对木板AB的压力为_____N（摩擦阻力不计,g取10N/kg）．

8.如图所示，有一粗细均匀，重为40N，长为4m的长木板AB，置于支架上，支点为O，且AO=1m，长木板的右端用绳子系住，绳子另一端固定在C处，当长木板AB水平时，绳与水平成30°的夹角，且绳子所能承受的最大拉力为60N．一个质量为5kg的体积不计的滑块M在F=10N的水平拉力作用下，从AO之间某处以v=1m/s的速度向B端匀速滑动，求：（g=10N/kg）（1）滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小；（2）滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平．

【华山论剑】

1.（2010•玉溪）如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）．使用时：（1）瘦子固定不动，胖子用力FA拉绳使G匀速上升．（2）胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使G匀速上升． 下列说法中正确的是（）

A．FA＜G C．FB=2G

B．FA＞FB D．以上说法都不对

2.倒链（又称神仙葫芦）是一种简单的起重用具，它由滑轮组组成（如图所示），A、B为同轴并一起转动的定滑轮，半径分别为R1和R2，R1稍大于R2；C为动滑轮，其半径为r．它们之间用铁链按图中所示的方式连接起来．当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上的铁链使挂在C上的重物上升，与此同时，套在B上的铁链被放下，使重物下降（图中虚线箭头表示铁链运动方向）． 转动一周时，其总效果使重物上升的距离为多少？

若重物所受重力为G，则使重物缓慢匀速上升时，拉力F的大小至少应为多少？

3如图所示，一把粗细均匀的木尺，置于盛水的杯上，恰好静止，此时木尺露出杯外部分与浸入水中部分长度相等，且均为木尺长度的四分之一，求木尺的密度．

4.古代起重的一种辘轳如图所示．轴的大半径为R=30cm，小半径为 r=20cm，摇把离轴中心为L=50cm．若不计摩擦，滑轮，辘轳的重力的影响，要提升一重为G=500N的重物，则摇把上的力F至少多少？

5.（2013•贵港）A、B、C是由密度为ρ=3.0×103kg/m3的某种合金制成的三个实心球．A球的质量mA=90g；甲和乙是两个完全相同的木块，其质量m甲=m乙=340g；若把B和C挂在轻质杠杆两端，平衡时如图1所示，其中MO：ON=3：1．若用细线把球和木块系住，放入底面积为400cm2的圆柱形容器中，在水中静止时如图2所示．在图2中，甲有一半体积露出水面，乙浸没水中（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg，杠杆、滑轮与细线的质量以及它们之间 7的摩擦忽略不计）．

（1）甲木块的体积是多少？（2）求B和C的质量各为多少kg？（3）若将A球与甲相连的细线以及C球与B球相连的细线都剪断，甲和乙重新静止后，水对容器底部的压强变化了多少？