杠杆 滑轮

杠杆滑轮

目标要求

学习目标

1、杠杆及杠杆各要素的作图；

2、理解杠杆的平衡条件及应用；

3、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用及滑轮组的装配图；

4、知道斜面、轮轴也是一种简单机械。

重点：

1、理解杠杆的平衡条件及应用；

2、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点。

难点：

1、杠杆力臂的画法；

2、解决有关杠杆的问题；

3、滑轮组的组装。

知识要点梳理

一、杠杆

1、杠杆的定义：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如压井的把儿。

2、杠杆的五要素：

支点O:杠杆绕着转动的点。

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:从支点到动力作用线的距离。

阻力臂L2:从支点到阻力作用线的距离。

3、杠杆平衡:杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于平衡状态。

杠杆的平衡条件是：

动力×动力臂=阻力×阻力臂: F1L1= F2L2

注意：杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。

能用杠杆的平衡条件解释、设计、解决有关问题，能进行简单计算。

4、杠杆分类：

（1）省力杠杆：L1＞L2，F1＜F2。

其动力臂L1大于阻力臂L2，平衡时动力F1小于阻力F2，即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大，即要费距离。如撬起重物的撬棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。

（2）费力杠杆：L1＜L2，F1＞F2。

这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2，平衡时动力F1大于阻力F2，即要用较大的动力才能克服阻力完成工作，但它的优点是杠杆工作时，动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便，也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费力杠杆。

（3）等臂杠杆：L1=L2，F1=F2。

这类杠杆的动力臂L1等于阻力臂L2，平衡时动力F1等于阻力F2，工作时既不省力也不费力，如天平、定滑轮就是等臂杠杆。

杠杆种类构造

特点

应用举例优点缺点

省力杠杆L1＞L2省力费距离钳子、起子

费力杠杆L1＜L2省距离费力钓鱼杆、理发剪刀

等臂杠杆L1=L2改变力的方向天平、翘翘板

注意：没有既省力、又省距离的杠杆。

二、定滑轮、动滑轮、滑轮组

5、定滑轮定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。

6、动滑轮定义：轴和物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。特点：使用动滑轮可以省一半力，但不改变力的方向，且多移动一倍的距离。

7、滑轮组：由定滑轮和动滑轮组合而成的。特点：使用滑轮组会省力，可能会改变用力方向，一定费距离。

8、使用滑轮组时，重物和动滑轮由几段绳子承担，作用在绳子末端的拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一，若动滑轮重不计，则F=G/n。

注意：

（１）要严格区别“用力”和“省力”，用力F=G物/n；省力F′=（1-1/n）G物。

（２）数绳子段数可以用“隔离法”：假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子，如图所示，n=4。

9、知道斜面也是一种简单机械。其特点是：高度一定时，斜面越长越省力。例如盘山路。

规律方法指导

1．正确理解力臂的概念

力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对杠杆的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关，支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。力的大小相同时，力臂是影响杠杆转动的物理量。

如图甲所示，若分别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2，使杠杆缓缓绕O 点转动，当然力F2较小，因为F2的力臂较大。

如图乙中，若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2，使杠杆缓缓绕O转动，我们发现力F1较小，原因同样在于F1的力臂较大。

应用中必须留心力臂的画法。千万不要把支点到力作用点的连线误认为是力臂。

图乙中我们还可以看到，若作用点不变，力的方向发生改变，那么力臂也会随着改变，F1的力臂是l1，F2的力臂是l2，而且力臂不一定在杠杆上（如l2）。

2．正确理解杠杆平衡表示什么意思及平衡条件是什么

当有两个力或几个力作用在杠杆上，能使杠杆分别按两个不同方向转动（常用顺时针或逆时针来区别），若杠杆保持静止不动或匀速转动时，则我们说杠杆平衡了．根据实验可得

出杠杆平衡的条件是，即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。

应该注意所谓动力与阻力并无严格区别，比如天平测量物体质量时，被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力，哪个是阻力，在这里区分动力与阻力目的在于区别使杠杆转动的方向不同而已。

3．怎样判断滑轮组的用力情况

使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳

子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即。因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。

用“连动法”，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们以重物和动滑轮

为研究对象，n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力。同理，分析乙图可

知，提起重物及动滑轮的力。

从上面还可以看出，同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。

经典例题：

巩固基础

1：下列关于杠杆的知识说法正确的是（）

A、力臂必须与杠杆垂直

B、动力臂与阻力臂一定在支点的同一侧

C、力臂是从支点到力的作用点的距离

D、动力臂应与动力作用线垂直

解析：本题考查的杠杆力臂的基础知识点。做力臂实际上就是数学课中“作点到线的距离”。数学里的“点”在物理中就是杠杆的“支点”，“线”就是“力的作用线”。所做的垂线段就是杠杆的力臂。

答案：D