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1、简单机械（杠杆，滑轮）一、知识点1物理学中，一般把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。2杠杆绕着转动的点叫做支点；使杠杆转动的力叫做动力；阻碍杠杆转动的力叫做阻力；从支点到动力作用线的距离叫做动力臂；从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。3杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂4动力臂大于阻力臂的是省力杠杆；动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。5定滑轮在使用时，不随物体移动而移动，定滑轮本质上是等臂杠杆，不能省力但能改变力的方向；动滑轮在使用时，随着物体的移动而移动，动滑轮本质上是省力杠杆，可以省力但不改变力的方向。6由动滑轮和定滑轮组合而成的机械叫做滑轮组，其特点是能省力，有的既能省力又能改
2、变力的方向。滑轮组绳子端的拉力为（不计摩擦）。二、例题精讲【例1】学校里的工人师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是（）A增大阻力臂，减小动力移动的距离B增大动力臂，省力C减小阻力臂，减小动力移动的距离D减小阻力臂，省力考点：杠杆的应用专题：简单机械分析：剪树枝时，用剪刀口的中部，而不用剪刀尖，减小了阻力臂，就减小了动力，在阻力、动力臂一定的情况下，根据杠杆的平衡条件知道减小了动力、更省力解答：解：用剪刀口的中部，而不用剪刀尖去剪树枝，减小了阻力臂L2，而动力臂L1和阻力F2不变，F1L1=F2L2，F1=将变小，即省力故选D【例2】图中F1、F2和F3是
3、分别作用在杠杆上使之在图示位置保持平衡的力，其中的最小拉力是（）AF1BF2CF3D三个力都一样考点：杠杆中最小力的问题；杠杆的平衡条件专题：应用题；图析法分析：本题主要考查两个知识点：（1）对力臂概念的理解：力臂是指从支点到力的作用线的距离（2）对杠杆平衡条件（F1l1=F2l2）的理解与运用：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长动力越小据此分析判断解答：解：分别从支点向三条作用线做垂线，分别作出三条作用线的力臂，从图可知，三个方向施力，F2的力臂LOA最长，而阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力臂越长动力越小，F2最小（最省力）故选B【例3】（2014安顺）如图甲
4、所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示据图可知金属杆重（）A5NB10NC20ND40N考点：杠杆的平衡条件专题：图析法分析：金属杆已知长度，且质地均匀，其重心在中点上，将图示拉力F与作用点到O点距离x的变化关系图赋一数值，代入杠杆平衡条件求出金属杆重力解答：解：金属杆重心在中心上，力臂为L1=0.8m，取图象上的一点F=20N，L2=0.4m，根据杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂GL1=FL2G0.8m=20N0.4m解得：G=10N故选B【例
5、4】（2014包头）如图所示，均匀细杆OA长为l，可以绕O点在竖直平面内自由移动，在O点正上方距离同样是l的P处固定一定滑轮，细绳通过定滑轮与细杆的另一端A相连，并将细杆A端绕O点从水平位置缓慢匀速向上拉起已知绳上拉力为F1，当拉至细杆与水平面夹角为30时，绳上拉力为F2，在此过程中（不考虑绳重及摩擦），下列判断正确的是（）A拉力F的大小保持不变B细杆重力的力臂逐渐减小CF1与F2两力之比为1：DF1与F2两力之比为：1考点：杠杆的动态平衡分析专题：错解分析题；简单机械分析：找出杠杆即将离开水平位置和把吊桥拉起到与水平面的夹角为30时的动力臂和阻力臂，然后结合利用杠杆的平衡条件分别求出F1、F
6、2的大小解答：解：（1）细杆处于水平位置时，如右上图，PAO和PCO都为等腰直角三角形，OC=PC，PO=OA=l，OB=l；（PC）2+（OC）2=（PO）2，OC=l，杠杆平衡，F1OC=GOB，F1=G，（2）当拉至细杆与水平面夹角为30时，绳上拉力为F2，如右下图，PAO为等边三角形，AB=PA=l，AC=l，（AC）2+（OC）2=（OA）2OC=l，在ABB中，BOB=30，BB=OB=l=l，（OB）2+（BB）2=（OB）2，OB=l，OBOB，细杆重力的力臂逐渐减小，故B正确；杠杆平衡，F2OC=GOB，F2=G，F1F2，故A错误；则F1：F2=G：G=：1，故C错误，D正
7、确故选：BD【例5】如图所示，密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是尺长的三分之一，当在B端挂1N的重物P时，刚好能使尺A端翘起，由此可推算直尺的重力为（）A0.5NB0.67NC2ND无法确定考点：杠杆的平衡条件专题：应用题；简单机械分析：密度均匀的直尺，其重心在直尺的中点处，则重力力臂为支点到直尺中心的长度；又已知B端的物重和B端到支点的距离，根据杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂即可求出直尺的重力解答：解：设直尺长为L，从图示可以看出：杠杆的支点为O，动力大小等于物重1N，动力臂为L；阻力为直尺的重力G，阻力的力臂为LL=L由杠杆平衡的条件得：GL=GL
8、，即：GL=1NL解得：G=2N所以直尺的重力大小为2N故选C【例6】（2013通辽）在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F和其移动速度的大小为（）A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC60N 0.2m/sD30N 0.2m/s考点：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点专题：简单机械分析：（1）如图，物体在水平方向上做匀速直线运动，根据二力平衡的条件可知物体所受的拉力等于物体受到的摩擦力，然后根据定滑轮和动滑轮的工作特点，即可求出绳子末端拉力与摩擦力之间的关系（2）有两段绳
9、子与动滑轮接触，绳端移动的距离是物体移动距离的2倍，则速度也是物体移动速度的2倍解答：解：（1）由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力F=f=60N=30N（2）有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2倍，即v=0.1m/s2=0.2m/s；故选D【例7】（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
10、的是（）AFAGBFAFBCFB=2GD以上说法都不对考点：滑轮组绳子拉力的计算；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点专题：推理法分析：分析当胖子和瘦子拉绳时，三个滑轮是动滑轮还是定滑轮，根据动滑轮和定滑轮的特点分析判断解答：解：（1）瘦子固定不动，胖子拉绳使G匀速上升，此时中间滑轮为动滑轮，上下两个滑轮为定滑轮，FA=2G，故A错；（2）胖子固定不动，瘦子拉绳使G匀速上升，三个滑轮都是定滑轮，FB=G，故C错；综合考虑（1）（2）FAFB，故B正确、D错故选B【例8】如图所示，不计绳重和摩擦，吊篮与动滑轮总重为450N，定滑轮重力为40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时需用拉
11、力大小是（）A218NB220NC210ND236N考点：滑轮组绳子拉力的计算专题：整体思想分析：本题可用整体法来进行分析，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体，当吊篮不动时，整个系统处于平衡状态，那么由5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和可据此求解解答：解：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=（G人+G轮+G吊篮）=（600N+450N）=210N故选C【拓展题】（2014烟台）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（）A一直是变大的B一直是
12、变小的C先变大，后变小D先变小，后变大答案：C考点：杠杆的平衡分析法及其应用解析：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力力臂变大，所以动力变大当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小故F先变大后变小故选C如图所示OB为粗细均匀的均质杠杆，O为支点，在离O点距离为a的A处挂一个质量为M的物体，杠杆每单位长度的质量为m，当杠杆为多长时，可以在B点用最小的作用力F维持杠杆平衡？（）ABC2Ma/mD无限长答案：A考点：杠杆的平衡分析法及其应用解析：（1）由题意可知，杠杆的动力为F，动力臂为OB，阻
13、力分别是重物G物和杠杆的重力G杠杆，阻力臂分别是OA和OB，重物的重力G物=Mg杠杆的重力G杠杆=mgOB，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得：FOB=G物OA+G杠杆OB，（2）代入相关数据：则FOB=Mga+mgOBOB，得：FOB=Mga+mg（OB）2，移项得：mg（OB）2FOB+Mga=0，杠杆的长度OB是确定的，只有一个，所以该方程只能取一个解，该方程根的判别式b24ac等于0，因为当b24ac=0时，方程有两个相等的实数根，即有一个解，即：则F24mgMga=0，则F2=2mMg2a，得F=g，（3）将F=g代入方程mg（OB）2FOB+Mga=0，解得OB=故选A（2010
14、西城区二模）如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，）则下列计算结果中，错误的是（）A绳子自由端受到的拉力大小是100NB人对地面的压力为400NC人对地面的压力为250ND绳子自由端运动速度是0.01m/s答案：ACD考点：滑轮组绳子拉力的计算；速度的计算解析：A、由图知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力F=（G轮+f地）=
15、（20N+200N）=110N，故A错，符合题意；BC、人对地面的压力F压=GF=510N110N=400N，故B正确、C错；D、绳子自由端运动速度v=20.02m/s=0.04m/s，故D错故选ACD某工地工人在水平工作台上通过滑轮组匀速提升货物，如图所示已知工人的质量为70kg第一次提升质量为50kg的货物时，工人对绳子的拉力为F1，对工作台的压力为N1；第二次提升质量为40kg的货物时，工人对绳子的拉力为F2，对工作台的压力为N2已知N1与N2之比为41：40，g取10N/kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计则F1与F2之比为_。答案：6：5考点：滑轮组绳子拉力的计算解析：由图知，滑轮组由5段绳子承担物重，第一次工人对绳子的拉力F1=（G物+G动）；N1=G人+F1=m人g+（m物g+G动）；同理，第二次N2=m人g+（m物g+G动）；又N1与N2之比为41：40，=代入数据：=解得G动=100N则F1=（G物+G动）=（50kg10N/kg+100N）=120N；F2=（G物+G动）=（40kg10N/kg+100N）=100N；=故答案为：6：5