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学好简单机械的关键

更新时间:2020-10-31 文章作者:网络 信息来源:物理好资源网 阅读次数:
学好简单机械的关键aNR物理好资源网(原物理ok网)
  简单机械包括杠杆、滑轮、轮轴和斜面等,重点内容是杠杆、杠杆的平衡条件、滑轮和滑轮组等。掌握以下关键点就能顺利地学好本部分内容。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  一、杠杆aNR物理好资源网(原物理ok网)
  学习杠杆的关键点:(1)支点是杠杆绕着转动的点,同一根杠杆使用方法不同,支点的位置可能不同,要能根据具体情况区分支点。(2)画动力或阻力时应注意力的作用点和方向。动力和阻力都是杠杆受到的力,其作用点都在杠杆上。有同学认为同一根杠杆上动力和阻力的方向一定相同,有同学认为一定不同,这都是错误的。正确的认识是:动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动,则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。(3)力臂不是支点到力的作用点的距离,而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语,力臂不是点到点的距离,而是点到直线的距离。作点到直线的距离必须使用直角三角板的两个直角边。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  例1 小明进行的实验是“探究杠杆的平衡条件”,他在完成教材中的探究任务后,又多加了一个弹簧测力计继续进行探究。他的困惑是:在图1所示杠杆已经平衡的情况下,不知道怎样测弹簧拉力的力臂。请你在图1中帮小明作出弹簧拉力F对支点O的力臂。aNR物理好资源网(原物理ok网)
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  解析:画力臂可以按“找点、画线、作垂线、标符号”这样的步骤完成。“找点”──找支点。由题意知,杠杆的支点是O;“画线”──画出力的作用线。将F分别向两端延长,变为一条直线,就是力的作用线。“作垂线”──用直角三角板的两条直角边从支点O向力的作用线画垂线,支点到垂足的距离就是力臂。“标符号”──把支点到垂足的距离用大括号或带箭头的线段勾出,在旁边标上字母LaNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:如图2所示。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  二、杠杆平衡条件及应用aNR物理好资源网(原物理ok网)
  (1)利用杠杆平衡条件来判断一个杆杆是否平衡,若等式成立杆杆平衡,反之不平衡。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  (2)利用杠杆 平衡条件进行有关计算。先根据杠杆转动的效果,找出动力和阻力;再根据支点的位置,确定每个力的力臂;最后根据杠杆的平衡条件,代入数据计算出结果。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  (3)三种杠杆的划分:依据是杠杆的平衡条件,即F1L1=F2L2,若L1>L2,则F1<F2;同理可得出其它结论。三种杠杆的划分与比较见下表。
杠杆名称 力臂的比较 力的比较 距离的比较 特点
省力杠杆 动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 动力作用点移动的距离大于阻力点移动的距离 能省力但费距离
费力杠杆 动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 动力作用点移动的距离小于阻力点移动的距离 费了力但能省距离
等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 动力作用点移动的距离等于阻力点移动的距离 虽不省力但能改变用力的方向
 
  例2 杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的一种测量质量的工具。小林同学用一杆秤称一实心球的质量,如图3所示。当杆秤在水平位置平衡时,秤砣拉线正好压在4 kg的刻度线上。根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之间的距离的粗略关系,可以估测出秤砣的质量大约是( )aNR物理好资源网(原物理ok网)
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  A.10 gaNR物理好资源网(原物理ok网)
  B.400 gaNR物理好资源网(原物理ok网)
  C.1000 gaNR物理好资源网(原物理ok网)
  D.4000 gaNR物理好资源网(原物理ok网)
  解析:杆秤是利用杠杆的平衡条件工作的,杆秤平衡时满足。此时的F1. F2分别是实心球和秤砣对秤杆的拉力,其大小就等于它们受到的重力。秤砣拉线正好压在4 kg的刻度线上,说明实心球的质量为4 kg。当杆秤在水平位置平衡时,提纽到称钩所在秤杆位置的距离,及提纽到秤砣拉线的距离分别是L1. L2。根据图3估计L2=4L1aNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:CaNR物理好资源网(原物理ok网)
  例3 汶川地震中,滚滚的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石,分别沿如图所示的四个方向用力,其中最省力的是aNR物理好资源网(原物理ok网)
  A.沿F1方向 B.沿F2方向aNR物理好资源网(原物理ok网)
  C.沿F3方向 D.沿F4方向aNR物理好资源网(原物理ok网)
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  分析:题目中撬棒的支点是O,什么时候最省力呢?根据杠杆的平衡条件,,在F2 、L2不变的情况下,要使F1 最小,必须使L1 最大。L1 的最大值是多少呢?图中L1 的最大值就等于O点到手的距离,与之垂直的力就是最小的力。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:C.aNR物理好资源网(原物理ok网)
  点拨:要作出使杠杆平衡的最小的力,根据杠杆的平衡条件,必须使这个力的力臂最长。一般情况下,这个最长的力臂就是从支点到力的作用点的长度, 与之垂直的力就是最小的力。  
类型 定义 特点 实质 重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系
定滑轮 使用过程中,滑轮的位置不改变 不省力,但可以改变用力方向aNR物理好资源网(原物理ok网)
(不计摩擦)
等臂杠杆 s = h
动滑轮 使用过程中,滑轮的位置随物体改变 能省力,但不能改变用力方向aNR物理好资源网(原物理ok网)
F =G+G)/2(不计摩擦)
动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆 s =2h
滑轮组 将定滑轮和动滑轮组合在一起即为滑轮组 可以省力,也可以改变用力方向aNR物理好资源网(原物理ok网)
F =G+G)/n(不计摩擦,n 指承担物重的绳子的股数)
  s = nhn 指承担物重的绳子的股数)
 
  例4 如图5所示,不考虑滑轮与轻绳之间的摩擦,米袋总重为800N,而绳上吊着的静止的“绅士”重500N,则米袋对地面的压力为( )aNR物理好资源网(原物理ok网)
   A.500N B.250N C.300N D.800NaNR物理好资源网(原物理ok网)
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  解析:从图5判断,图中的滑轮是定滑轮,“绅士”通过定滑轮对米袋向上的拉力等于他的重力,则米袋对地面的压力为800N-500N=300N.aNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:CaNR物理好资源网(原物理ok网)
  例5 用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图6可知,绳端受到的拉力F为 N,绳端移动的距离s为 cm。aNR物理好资源网(原物理ok网)
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  解析:绳端受到的拉力可以通过弹簧测力计读出,为2.0N。从滑轮组的绕线可以看出有三股绳子连着动滑轮,所以n=3,则s = nh =3×10cm=30cm。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:2.0 30aNR物理好资源网(原物理ok网)
  例6 小汉同学在“研究动滑轮特点”的实验时,进行了正确操作,并记录数据如下表,分析数据后发现,实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实,下列做法中最不可取的是( )
实验次数 物重G/N 拉力F/N
1 1.0 0.65
2 1.5 0.90
3 2.0 1.15
 
  A.与同学分析可能原因aNR物理好资源网(原物理ok网)
  B.实验失败,停止实验aNR物理好资源网(原物理ok网)
  C.改进实验条件,重新实验aNR物理好资源网(原物理ok网)
  D.查阅资料,了解结论的适用条件aNR物理好资源网(原物理ok网)
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  解析:对于“使用动滑轮能省一半力”,我们是通过实验探究得出来的。可是小汉同学在进行这个实验时,实验结果却与课本中的结论不符。问题在哪里呢?题目排除了操作错误,记录的数据也正确。实际上,物理中的许多结论都是在忽略某些次要因素的基础上得出的。“使用动滑轮能省一半力”,是在不考虑动滑轮和绳子的重力,并不考虑摩擦的情况下获得的结论。而在进行实验时,这些因素都是存在的。如果把这些因素都考虑进去,势必得不出规律性的东西,得不到正确的结论。怎么办呢?此时就要设法减小以上次要因素的影响,如选用更轻的动滑轮和绳子,进一步减小摩擦,还有尽可能使物体重力更大一些等。aNR物理好资源网(原物理ok网)
  答案:BaNR物理好资源网(原物理ok网)
 

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