物理竞赛培训11(简单机械)

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第十一讲 简单机械

【知识补充】

1、定滑轮：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆。

③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G 。绳子自由端移动距离SF （或速度vF ）=重物移动的距离SG （或速度vG ）

2、动滑轮：

①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）

②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则： F=G/2只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=（G 物+G 动）/2绳子自由端移动距离SF （或vF ）=2倍的重物移动的距离SG （或vG ）

3、滑轮组

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F= G /n 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力:F=（G 物+G 动）/n 。绳子自由端移动距离SF （或vF ）=n 倍的重物移动的距离SG （或vG ）。

④确定绳子股数的方法：先确定哪个是动滑轮，哪个是定滑轮。在动滑轮和定滑轮之间画一虚线，将它们隔离开来，只数绕在动滑轮上绳子的段数。

⑤组装滑轮组方法：首先根据公式n=（G 物+G 动）/F 求出绳子的股数。后根据“奇动偶定”的原则：当绳子股数为奇数时，绳子固定端应栓在动滑轮的挂钩上即“奇动”，如不改变力的方向，则需要的动滑轮数＝定滑轮数＝（n －1）/2；若需改变力的方向，则再添加一定滑轮；当绳子股数为偶数时，绳子固定端应栓在定滑轮的挂钩上即“偶定”， 如不改变力的方向，则需要的动滑轮数n/2，定滑轮比动滑轮少一个；若需改变力的方向，则动滑轮与定滑轮数应相等然。

4、斜面

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当你的力量不能直接把重物提到高处时，一个斜面就可解决问题，利用斜面提高重物，是一种可以省力的简单机械，但费距离。利用斜面可以省力斜面在生活中应用极多，例如图书馆入口处建造的一条供残疾人使用的轮椅通道；山区的公路盘旋曲折；桥梁引桥等都利用了斜面省力的原理。 F × L = G × H.

【热身训练】

例一：如图所示，吊篮的重力为400牛，动滑轮重力为50牛，定滑轮重力为

40牛，人的重力为600牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力：（ ）

A ．218牛

B ．220牛

C ．210牛

D ．236牛

【解析】将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平

衡．则人的拉力F=5（G 人+G 动+G 吊篮）=5（600N+450N ）=210N ．故选：C 。

例二：如图所示，若滑轮重为4N ，重物重为6N ，OB=2•OA ；要使轻质杠杆保持平衡，则F

的大小为多少？（不计绳重和摩擦）

【解析】（1）不计绳重和摩擦，使用动滑轮的拉力：

F 拉=21（G+

G 动）=21（6N+4N ）=5N ．

物体间力的作用是相互的，所以杠杆对动滑轮的拉力为：

F'拉=F 拉=5N ．

（2）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得，

F 拉'×OA=F ×OB ，即：5N ×OA=F ×OB ，所以，F=2.5N ．

答：F 大小为2.5N ．

例三：（2002年全国初中应用物理知识竞赛题）小明的写字台上有一盏台灯。晚上在灯前学习时，铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光，影响阅读。在下面的解决方案中，最简单、效果最好的是 【 】

A ．把台灯换成吊灯

B ．把台灯放在正前方

C ．把台灯移到左臂外侧

D ．把台灯移到右臂外侧

【解析】铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光一般是由于台灯可能正好在人的正前方，从而有较强的反射光朝人反射，如将台灯移到人的侧旁，即可避免这种现象。通常人以右手写字，则应以台灯移到左臂外侧最好。如果台灯移到右臂外侧时，右手的影子将落到纸上，影响看书写字。

例四：（江苏第11界初中物理竞赛题）一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色．那么，这位演员服装的实际颜色是( )．

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A ．上装和裙子都是红色

B ．上装和裙子都是绿色

C ．上装为绿色，裙子为黑色

D ．上装为白色，裙子为红色

【解析】根据题述，用红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色服装，说明她的服装可能是白色或红色；用绿色追光灯照射她时，观众看到她的上装为绿色而裙子为黑色．说明她的上装为白色而裙子为红色，选项D 正确。

【突破训练】

一、利用杠杆平衡条件找重心

1、如图所示是一块厚度相同、质量分布均匀的正方形板，它的边长

为L 。如果在板上截去阴影部分，剩余部分的板的重心距A 点为多少？

2、一块厚度相同、质量分布均匀的正方形板，它的边长为L 。如果在

板上再黏上同样厚度的一个小正方形，如图阴影部分所示，此时板的

重心距A 点多远？

3、在机械制造中有一个给大飞轮定重心的工离，该工序的目的是使飞轮的重心发生微小的位移，以使它准确位于轮轴上。如图所示放置在竖起平面内的一个质量为M 、半径为R 的金属大飞轮。用力推动一下飞轮，让飞轮转动若干周后停止。多次试验，发现飞轮边缘上的标记A 总是停在图示位置。

（1）根据以上情况 ，在图上标出飞轮重心P 可能的位置

（2）工人在轮缘边上的某点E 处，焊上质量为m 的少量金

属（不计焊锡质量）后，再用力推动飞轮，当观察到

________________现象时，说明飞轮的重心已经调到轴心

上了。请在图上标出E 的位置。

（3）为给飞轮定重心，还可以采用其他的方法，例如可以

在轮缘边上某处Q 点，钻下质量为m 1的少量金属。则钻下

的质量m 1=________________(用M 、R 、m 表示)，并在图

上标出Q 点的位置。