一、杠杆平衡条件的应用
例一: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.一直是变小的
C.先变大,后变小D.先变小,后变大
练习题:
1、如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上.动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L.
2. 如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO=2OB、固定O点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A 端施加F=______N的力.
3、如下图所示,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态,L2是力F2的力臂.在图中画出力F1的力
臂L1和力F2.
4、如图,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有边长为10cm,重力为20N的完全相同的两正方体C、D, OA∶OB=4∶3;当物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm时,杠杆恰好水平静止,A、B两端的绳子均不可伸长且均处于张紧状态。
(g=10N/kg) 求:
(1)物体C的密度;
(2)杠杆A端受到绳子的拉力;
(3)物体D对地面的压强。
5、如图10所示,有一质量不计的长木板,左端可绕O点转动,在它的右端放一重为G的物块,并用一竖直向上的力F拉着。
当物块向左匀速运动时,木板始终在水平位置保持静止,在此过程中,拉力F
()。
A、变小
B、变大
C、不变
D、先变大后变小
6、如图,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。
若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则
A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小
C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大
二、滑轮与滑轮组
1、滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的,可以达到既省力又能改变作用力的方向和作用效果。
2、滑轮组的省力情况
(1)滑轮组竖放
(2)滑轮组平放
3、怎样确定承担物重的绳子的股数N
方法:
(1)首先要分清哪个是定滑轮,哪个是动滑轮
(2)在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线,将它们隔离开来,数出动滑轮相接触的绳子的条数n,即为股数。
4、组装滑轮组
解决简单滑轮组装配问题时,在承重的绳子股数确定后,如何根据要求设计滑轮组的绕法不唯一。
“偶定奇动”的简单原则
○1当承重绳子的股数N为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上。
如不需改变作用力的方向(向上拉),则需要动滑轮的数量为n/2个,定滑轮数量比动滑轮少一个;如果需要改变作用力的方向(向下拉),则需要增加一个定滑轮。
○2当承受绳子的股数n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,如不需改变作用力的方向,则需要的动滑轮的数量为n-1/2个;如需改变作用的方向,则需要再加一个定滑轮。
例题:、
1、程跃要提起重800 N的物体,但是他的最大拉力只有300N.于是,他找来了一些滑轮,
想利用滑轮组提起这个重物.
(1)已知每个滑轮重20N,程跃想雄在地上向下拉绳. 他最好
选择下图中一滑轮组来提起重物(选填“a”、
“b﹑“C”).
(2)请在所选的图中画出正确的绕绳方法.
(3)如果程跃的实际拉力是280N,则所选滑轮组的机械效
率.
2、一条绳子只能承受3000N的力,你怎么组装滑轮组才能把10000N的物体拉起来?要求所用滑轮的个数最少。
(滑
轮组、绳重及摩擦均不计)
3、如图所示滑轮组的机械效率为80%,设重1600N的物体G在10S内匀速上升了4m,求:
(1)拉力F的大小。
(2)10s内拉力做的功。
(3)拉力的功率。
(4)如果物体重为1000N,求滑轮组此时的机械效率。
4、某实验小组利用如图所示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬
挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2.
回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=______.(用已知或测量物理量符号表示)
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,请说出提高该杠杆机械效率的一种方法______.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
5、小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上,联想到物理课上学到的知识,提出了以下两个问题:
①斜面越缓越省力,是不是机械效率高呢?
②对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高;对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机械效率越高呢?
为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究,记录的部分实验数据如下表:
实验次数斜面倾
角
物重
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η(%)
①45° 1 0.7 0.9
1 0.9
77.8
②30° 1 0.5
0.7 1 0.5 0.7 71.4
③30°2
0.5 1.4 1 1 1.4
(1)表格中缺少2个数据,请补充完整(保留一位小数).
(2)在实验操作过程中,应沿斜面向上拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应
该把木板下面的木块向移动(选填“左”或“右”).
(3)通过对比实验①②的数据,得出的结论是斜面越缓越省力,机械效率越。
(4)通过对比实验的数据(选填实验次数),得出的结论是对于同一斜面,机
械效率与所拉物体的重力。
6、
某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图
次数
1 2 3
物理量
钩码重G(N) 4 4 6
钩码上升高度h(m)0.1 0.1 0.1
绳端拉力F(N) 1.8 1.4 2.4
绳端移动距离S(m)0.3 0.5 0.3
机械效率η74%
(1)通过表中数据可分析出实验1是用______(选填“甲”或“乙”)图做的实验,实验2是用______(选填“甲”或“乙”)图做的实验.
(2)表格中空白处应补全的数据依次为______,______.(百分号前保留整数)
(3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,
动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率______.
(4)比较实验______和实验______(填序号)可得正确结论:使用同一滑轮组,______,
可以提高滑轮组的机械效率.
7、按照题目要求作图:
(1)要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法.
(2)如图所示的曲棒,ABC可绕A点的转轴转动,请画出要使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需最小力的示意图.。