簡單機械包括杠桿、滑輪、輪軸和斜面等，重點內容是杠桿、杠桿的平衡條件、滑輪和滑輪組等。掌握以下關鍵點就能順利地學好本部分內容。

 

　　一、杠桿

 

　　學習杠桿的關鍵點：（1）支點是杠桿繞著轉動的點，同一根杠桿使用方法不同，支點的位置可能不同，要能根據具體情況區(qū)分支點。（2）畫動力或阻力時應注意力的作用點和方向。動力和阻力都是杠桿受到的力，其作用點都在杠桿上。有同學認為同一根杠桿上動力和阻力的方向一定相同，有同學認為一定不同，這都是錯誤的。正確的認識是：動力和阻力能使杠桿轉動的方向一定是相反的。即一個力能使杠桿向順時針方向轉動，則另一個力一定是能使杠桿向逆時針方向轉動。（3）力臂不是支點到力的作用點的距離，而是支點到力的作用線的距離。借用幾何用語，力臂不是點到點的距離，而是點到直線的距離。作點到直線的距離必須使用直角三角板的兩個直角邊。

 

　　例1（2009 成都）小明進行的實驗是“探究杠桿的平衡條件”，他在完成教材中的探究任務后，又多加了一個彈簧測力計繼續(xù)進行探究。他的困惑是：在圖1所示杠桿已經平衡的情況下，不知道怎樣測彈簧拉力的力臂。請你在圖1中幫小明作出彈簧拉力F對支點O的力臂。

 

 

　　解析：畫力臂可以按“找點、畫線、作垂線、標符號”這樣的步驟完成。“找點”──找支點。由題意知，杠桿的支點是O；“畫線”──畫出力的作用線。將F分別向兩端延長，變?yōu)橐粭l直線，就是力的作用線。“作垂線”──用直角三角板的兩條直角邊從支點O向力的作用線畫垂線，支點到垂足的距離就是力臂。“標符號”──把支點到垂足的距離用大括號或帶箭頭的線段勾出，在旁邊標上字母L。

 

 

　　答案：如圖2所示。

 

　　二、杠桿平衡條件及應用

 

　　（1）利用來判斷一個桿桿是否平衡，若等式成立桿桿平衡，反之不平衡。

 

　?。?span>2）利用進行有關計算。先根據杠桿轉動的效果，找出動力和阻力；再根據支點的位置，確定每個力的力臂；最后根據杠桿的平衡條件，代入數據計算出結果。

 

　　（3）三種杠桿的劃分：依據是杠桿的平衡條件，即，若L₁>L₂，則F₁<F₂；同理可得出其它結論。三種杠桿的劃分與比較見下表。

 

 

　　例2（2009四川綿陽）桿秤是一種很古老但現在仍然在廣泛使用的一種測量質量的工具。小林同學用一桿秤稱一實心球的質量，如圖3所示。當桿秤在水平位置平衡時，秤砣拉線正好壓在4 kg的刻度線上。根據秤砣拉線、提紐和稱鉤所在秤桿的位置之間的距離的粗略關系，可以估測出秤砣的質量大約是（    ）

 

 

　　A．10 g

 

　　B．400 g

 

　　C．1000 g

 

　　D．4000 g

 

　　解析：桿秤是利用杠桿的平衡條件工作的，桿秤平衡時滿足。此時的F₁、F₂分別是實心球和秤砣對秤桿的拉力，其大小就等于它們受到的重力。秤砣拉線正好壓在4 kg的刻度線上，說明實心球的質量為4 kg。當桿秤在水平位置平衡時，提紐到稱鉤所在秤桿位置的距離，及提紐到秤砣拉線的距離分別是L₁、L₂。根據圖3估計L₂=4L₁。

 

　　答案：C

 

　　例3（2009山東濰坊）汶川地震中，滾滾的山石擋住了道路。增援人員要用撬棒撬開山石，分別沿如圖所示的四個方向用力，其中最省力的是（　?。?/span>

 

 

　　A．沿F₁方向 

 

　　B．沿F₂方向 

 

　　C．沿F₃方向 

 

　　D．沿F₄方向

 

　　分析：題目中撬棒的支點是O，什么時候最省力呢？根據杠桿的平衡條件，在F₂ 、L₂不變的情況下，要使F₁ 最小，必須使L₁ 最大。L₁ 的最大值是多少呢？圖中L₁ 的最大值就等于O點到手的距離，與之垂直的力就是最小的力。

 

　　答案：C

 

　　點撥：要作出使杠桿平衡的最小的力，根據杠桿的平衡條件，必須使這個力的力臂最長。一般情況下，這個最長的力臂就是從支點到力的作用點的長度，與之垂直的力就是最小的力。

 

　　三、定滑輪、動滑輪和滑輪組的比較

 

 

　　例4（2009河南省）如圖5所示，不考慮滑輪與輕繩之間的摩擦，米袋總重為800N，而繩上吊著的靜止的“紳士”重500N，則米袋對地面的壓力為（    ）

 

 

　　A．500N      

 

　　B．250N      

 

　　C．300N       

 

　　D．800N

 

　　解析：從圖5判斷，圖中的滑輪是定滑輪，“紳士”通過定滑輪對米袋向上的拉力等于他的重力，則米袋對地面的壓力為800N-500N=300N。

 

　　答案：C

 

　　例5（2009福州）用滑輪組將一個重為5N的物體勻速提升10cm，由圖6可知，繩端受到的拉力F為        N，繩端移動的距離s為        cm。

 

 

　　解析：繩端受到的拉力可以通過彈簧測力計讀出，為2．0N。從滑輪組的繞線可以看出有三股繩子連著動滑輪，所以n=3，則s = nh =3×10cm=30cm。

 

　　答案：2．0  30

 

　　例6（2009浙江麗水）小漢同學在“研究動滑輪特點”的實驗時，進行了正確操作，并記錄數據如下表，分析數據后發(fā)現，實驗結果與課本中“使用動滑輪能省一半力”的結論不符。面對這一事實，下列做法中最不可取的是（    ）

 

 

 

　　A．與同學分析可能原因

 

　　B．實驗失敗，停止實驗

 

　　C．改進實驗條件，重新實驗

 

　　D．查閱資料，了解結論的適用條件

 

　　解析：對于“使用動滑輪能省一半力”，我們是通過實驗探究得出來的。可是小漢同學在進行這個實驗時，實驗結果卻與課本中的結論不符。問題在哪里呢？題目排除了操作錯誤，記錄的數據也正確。實際上，物理中的許多結論都是在忽略某些次要因素的基礎上得出的。“使用動滑輪能省一半力”，是在不考慮動滑輪和繩子的重力，并不考慮摩擦的情況下獲得的結論。而在進行實驗時，這些因素都是存在的。如果把這些因素都考慮進去，勢必得不出規(guī)律性的東西，得不到正確的結論。怎么辦呢？此時就要設法減小以上次要因素的影響，如選用更輕的動滑輪和繩子，進一步減小摩擦，還有盡可能使物體重力更大一些等。

 

　　答案：B

 

　　練一練：

 

　　1．（2009蘭州）指出圖8中所列工具分別屬于那種簡單機械：剪刀          ；扳手          ；鉆頭        。

 

 

　　2．（2009 湖北恩施）圖9所示的曲棒ABC可繞A點轉軸轉動，請畫出要使曲棒ABC在圖中位置保持平衡時所需的最小力的示意圖。

 

 

　　3．（2009山東濟寧）圖10所示的工具中，屬于費力杠桿的是（　?。?/span>

 

 

　　4．（2009山東德州）如圖11所示的杠桿處于平衡狀態(tài)，若使彈黃秤的示數變?yōu)樵瓉淼?/span>1/2，杠桿仍然保持平衡狀態(tài)，可以采取哪些措施？（     ）

 

 

　　A．把彈簧秤向左移動一個小格

 

　　　　B．減少三個鉤碼

 

　　　　C．把鉤碼向左移動一個小格

 

　　　　D．把鉤碼向右移動一個小格

 

　　　　5．（2009 山東煙臺）用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖12所示的甲、乙兩個滑輪組，不計繩子與滑輪的摩擦，下列說法正確的是（    ）

 

 

　　A．甲較省力

 

　　B．乙較省力

 

　　C．兩個滑輪組省力程度相同

 

　　答案：1．杠桿  輪軸（或連續(xù)轉動的杠桿）  斜面

 

　　2．如圖13所示

 

 

　　3．D

 

　　4．D

 

　　5．B