【本讲教育信息】
一、教学内容：
暑假复习专题（三）——简单机械
二、学习目标：
1、掌握与杠杆相关的概念（特别是力臂）以及杠杆平衡条件。
2、会准确地画力臂、分析杠杆受力情况，了解杠杆平衡条件的应用。
3、会识别定滑轮、动滑轮。认识定滑轮、动滑轮的实质及区别。
4、掌握滑轮组用力、绕线的规律，并用以解释现象。
三、重、难点讲解：
【知识点1】与杠杆相关的概念
杠杆：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。如图所示。
（1）杠杆无形状限制，可长可短，可粗可细，可圆可方，可直可弯。
（2）着重看在力的作用下能否绕固定点转动。与杠杆相关的几个概念：
① 支点：杠杆绕着转动的点。通常用O表示。
② 动力：使杠杆转动的力．通常用F1表示。
③ 阻力：阻碍杠杆转动的力．通常用F2表示。
④ 动力臂：从支点到动力作用线的距离。通常用L1表示。
⑤ 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．通常用L２表示。
【知识点2】杠杆平衡
当杠杆在动力和阻力作用下处于平衡状态时，我们就说杠杆平衡了．必须注意：“平衡”并不是指“水平”，杠杆可以但并不一定要在水平位置平衡。此外，当杠杆在动力和阻力作用下匀速转动时，我们也说杠杆平衡了。
【知识点3】杠杆平衡的条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F
使用此公式时，必须注意：L1、L2应用同一单位．
（1）只有满足上述条件，杠杆才能平衡。
（2）只要杠杆平衡，上述条件一定成立。
（3）杠杆平衡时，F1、L1、F2、L2四个量中，知道任意三个量，可求第四个量。
【知识点4】杠杆分类及应用
1、由F
（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆．L1＞L２时，F1＜F2，优点是省力，缺点是多费距离。撬棒、铡刀、瓶盖起子等都是省力杠杆。
（2）费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，L1＜L２时，F1＞F2。优点是省距离，缺点是费力。钓鱼竿、缝纫机踏板等都是费力杠杆。
（3）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，当L1＝L２时，F1＝F2。既不省力，也
不费力；既不省距离，也不费距离，其重要应用是天平。
2、识别三种杠杆
通过比较力臂的大小判断属于哪一种杠杆，应注意的是省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力但省距离，又省力又省距离的杠杆是没有的．判定杠杆是省力还是费力，通过比较动力臂与阻力臂的大小来确定．为了比较动力臂和阻力臂的大小，应画出杠杆的示意图，在图上把杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂都表示出来，建立直观图象，便于判定。
【知识点5】作力臂的方法和步骤
（1）明确支点O并画出。
（2）通过力的作用点沿力的方向画一条直线（虚线）。
（3）过支点Ｏ作该力的作用线的垂线。
（4）用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段，写上相应字母L，L就是力臂。
【知识点6】如何理解省距离和费距离
所谓省距离就是指动力移动的距离比阻力移动的距离小，费距离就是指动力移动的距离比阻力移动的距离大．如图所示，钓鱼时，手（动力）移动一个较小的距离S1时，鱼（阻力）却移动了一个较大的距离S2。
【知识点7】定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用
（1）滑轮：周边有小槽，能绕固定在框架上的轴线转动的轮子。
同一个滑轮，应用在不同场合时，所表现出来的特点也不同。下图两种方法中都用到了滑轮，但两种方法中滑轮的用法不同。甲中的滑轮工作时，轴和框架固定不动，只有轮绕轴线转动（G被提升时，滑轮整体不运动），我们称之为定滑轮；乙中的滑轮工作时，轮绕轴线转动，同时，轴线和框架一起随物体的移动而移动，我们称之为动滑轮。
（2）定滑轮的实质是一个等臂杠杆，支点在滑轮的轴上，力臂就是滑轮的半径，使用定滑轮不省力但能改变力的方向，如下图甲。
（3）动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，支点在滑轮的边缘上，随着动滑轮位置的变化，支点位置也在变化（相对地面而言），使用动滑轮省一半力，但不能改变力的方向，费距离，如下图乙。
（4）组装滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组，既可以省力，又可以改变用力的方向，但一定多费距离。
滑轮组的省力情况：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
确定绳子股数：采用截线法，在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，只数绕在动滑轮上的绳子股数。
【知识点8】其它简单机械
1、轮轴：由一个轮和一个轴组成，并且都绕固定的轴线转动的机械。使用轮轴可以省力。
如下图汽车方向盘和辘轳，它们都是由一个大轮和一个轴组成，并且都绕固定的轴线转动，它们都能用一个较小的力去完成任务，这样的简单机械我们称之为轮轴。
2、斜面也是一种简单机械，使用斜面也可以省力。
3、凡是省力的机械一定费距离，而凡是费力的机械一定省距离，既省力又省距离的机械是没有的。
【典型例题】
例1、如下图是自卸车的示意图。车厢部分可视为杠杆。则下列分析正确的是 （ ）
A、B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重力是阻力。
B、B点是支点，物体A放在车厢前可省力。
C、C点是支点，物体A放在车厢后可省力。
D、C点是支点，物体A放在车厢前可省力。
解析：本题考查的是杠杆种类的判断．根据杠杆平衡的条件：F
答案：D
例2、请你仔细观察如图所示的漫画，究竟小猴和小兔谁分得的萝卜重？简要说明理由。
解析：从图中可以看出，它们从支点将萝卜切断，粗的一端力臂较小，所以萝卜较重，细的一端萝卜较轻。
答案：小猴分得的萝卜重。因为萝卜平衡时，粗的一端力臂短，根据杠杆平衡条件，粗的一端更重些。
例3、如下图所示，下列说法正确的是（ ）
A、甲、乙都是定滑轮 B、甲、乙都是动滑轮
C、甲是定滑轮，乙是动滑轮 D、甲是动滑轮，乙是定滑轮。
解析：当提起F时，乙留在原地，杠杆左升右降，G上升，甲亦升高，故甲是动滑轮，乙是定滑轮，选D。
答案：D
例4、小明同学利用定滑轮设计了一种拉动窗帘的简易装置，设计时他采用一根闭合线绕在滑轮上，在右侧拉动这根拉线，就可以实现窗帘的开启与闭合，请你在图上画出这根拉线在滑轮上的绕法以及窗帘布细线与拉线的连接。
解析：该题将滑轮的知识与生活实际运用结合在一起，要求学生学会设计，学会应用，安窗帘用到的三个滑轮都是定滑轮，做题时要注意利用定滑轮能改变用力的方向等知识考虑拉线的绕法和窗帘布细线与拉线的连接方法。左侧窗帘布细线与滑轮上拉线固定，右侧窗帘布细线固定在滑轮下拉线上，这样拉动拉线，两边窗帘会向反方向移动，窗帘一张一合，正好合乎题意。
答案：如上右图所示。
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
1、下表是“研究杠杆的平衡条件”使用的记录表格，请根据杠杆平衡条件在空格处填上适当的数值。
|
实验次数 |
动力F1（N） |
动力臂L1（cm） |
阻力F2（N） |
阻力臂L2（cm） |
|
1 |
6 |
4 |
|
3 |
|
2 |
|
3 |
2 |
6 |
2、如果使用杠杆是为了省力，则动力臂＿＿＿＿阻力臂，如果使用杠杆是为了少移动距离，则动力臂＿＿＿＿阻力臂，不论使用哪一类杠杆，都不能既＿＿＿＿又＿＿＿＿。
3、天平是支点在正中间的＿＿＿杠杆，天平左盘放的物重G1＝m
4、轮轴由一个＿＿＿＿和一个＿＿＿＿组成，使用轮轴可以＿＿＿＿，若将轮轴理解为一个杠杆，则轮轴的轴心相当于杠杆的＿＿＿＿，轮半径和轴半径分别相当于杠杆的＿＿＿＿，使用轮轴时，当动力作用在＿＿＿＿上，阻力作用在＿＿＿＿上时，才能省力．
5、下列说法正确的是（ ）
A、从支点到动力作用点之间的距离叫做动力臂
B、从支点到动力作用线的距离叫做动力臂
C、力臂一定在杠杆上
D、力臂的大小不可能为零
6、如下图中，杠杆的一端A为支点，在它的另一端用力F将挂在C点的物体抬起使杠杆处于水平状态。已知AC＝
A、1：4 B、4：
7、如下图所示的剪刀，下列说法正确的是 （ ）
A、此剪刀是省力杠杆
B、此剪刀是费力杠杆
C、把一硬纸片放在A处剪断，此时剪刀是省力杠杆
D、把一硬纸片放在B处剪断，此时剪刀是省力杠杆
8、如图所示，质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的，O为支点，杠杆两端所挂的每一个钩码均相等，杠杆在水平位置平衡。在下列情况下，杠杆仍在水平位置保持平衡的是（ ）
A、两边都减少一个钩码
B、两边的钩码下各加挂一个相同的钩码
C、左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格
D、右边钩码下加挂一个相同的钩码，左边钩码同时向左移一格
9、用下图所示的羊角锤起钉子，如果分别沿AD、AE、AF、AG方向施加压力，在这四种情况下，最省力的是（ ）
A、沿AD方向 B、沿AE方向 C、沿AF方向 D、沿AG方向
10、如下图所示，轻质杠杆的支点为O，在杠杆的A点始终作用竖直向上的力F，将重为G的物体匀速提升，则力F的大小（ ）
A、逐步变大 B、逐步变小
C、始终不变 D、先变小，后变大，杠杆在水平位置上时力F最小
11、如下图中，物体A的重力为G，在拉力F的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力为f，则人对绳的拉力F的大小等于（不计动滑轮和绳子的重力以及它们之间的摩擦力）（ ）
A、0.5G B、2G C、0.5f D、2f
12、如下图所示，把重20N的物体匀速向上拉起，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，则拉力F和动滑轮的重量分别是（ ）
A、10N、4N B、12N、24N C、12N、4N D、24N、12N
【试题答案】
1、（上行）8；（下行）4
2、大于；小于；省力；省距离
3、等臂；G1l1=G2l2；m1=m2
4、轮；轴；省力；支点；动力臂和阻力臂；轮；轴
5、B（点拨：要分清力的作用点和力的作用线，力臂是支点到力的作用线的距离。）
6、C（点拨：此题的关键是动力臂不是CB而是AB）
7、C（点拨：不能只看剪刀的刀口有多长，要看剪时所用的部位，再比较动力臂与阻力臂的大小）
8、D（点拨：杠杆的原理F1l1=F2l 2。①变化前2G×3l=3G×2l平衡.②变化后：2G×4l=4G×2l仍平衡。）
9、C（点拨：此时力臂最大）
10、C（点拨：虽然力臂都是在增大，但两力的力臂之比不变。）
11、C（点拨：此时不是提起重物）
12、C（点拨：因为拉力F与弹簧测力计是在同一根绳子上，所以F=12N，再由G+G动=12N可求G动）