学好简单机械的关键

学好简单机械的关键

江苏丰县广宇中英文学校　刘庆贺

　　简单机械包括杠杆、滑轮、轮轴和斜面等，重点内容是杠杆、杠杆的平衡条件、滑轮和滑轮组等。掌握以下关键点就能顺利地学好本部分内容。

　　一、杠杆

　　学习杠杆的关键点：(1)支点是杠杆绕着转动的点，同一根杠杆使用方法不同，支点的位置可能不同，要能根据具体情况区分支点。(2)画动力或阻力时应注意力的作用点和方向。动力和阻力都是杠杆受到的力，其作用点都在杠杆上。有同学认为同一根杠杆上动力和阻力的方向一定相同，有同学认为一定不同，这都是错误的。正确的认识是：动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动，则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。(3)力臂不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语，力臂不是点到点的距离，而是点到直线的距离。作点到直线的距离必须使用直角三角板的两个直角边。

　　例1(2009 成都)小明进行的实验是“探究杠杆的平衡条件”，他在完成教材中的探究任务后，又多加了一个弹簧测力计继续进行探究。他的困惑是：在图1所示杠杆已经平衡的情况下，不知道怎样测弹簧拉力的力臂。请你在图1中帮小明作出弹簧拉力F对支点O的力臂。

　　解析：画力臂可以按“找点、画线、作垂线、标符号”这样的步骤完成。“找点”──找支点。由题意知，杠杆的支点是O;“画线”──画出力的作用线。将F分别向两端延长，变为一条直线，就是力的作用线。“作垂线”──用直角三角板的两条直角边从支点O向力的作用线画垂线，支点到垂足的距离就是力臂。“标符号”──把支点到垂足的距离用大括号或带箭头的线段勾出，在旁边标上字母L。

　　答案：如图2所示。

　　二、杠杆平衡条件及应用

　　(1)利用来判断一个杆杆是否平衡，若等式成立杆杆平衡，反之不平衡。

　　(2)利用进行有关计算。先根据杠杆转动的效果，找出动力和阻力;再根据支点的位置，确定每个力的力臂;最后根据杠杆的平衡条件，代入数据计算出结果。

　　(3)三种杠杆的划分：依据是杠杆的平衡条件，即，若L1>L2，则F1

　　例2(2009四川绵阳)杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的一种测量质量的工具。小林同学用一杆秤称一实心球的质量，如图3所示。当杆秤在水平位置平衡时，秤砣拉线正好压在4 kg的刻度线上。根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之间的距离的粗略关系，可以估测出秤砣的质量大约是( )

　　A.10 g　　B.400 g　　C.1000 g　　D.4000 g

　　解析：杆秤是利用杠杆的平衡条件工作的，杆秤平衡时满足。此时的F1、F2分别是实心球和秤砣对秤杆的拉力，其大小就等于它们受到的重力。秤砣拉线正好压在4 kg的刻度线上，说明实心球的质量为4 kg。当杆秤在水平位置平衡时，提纽到称钩所在秤杆位置的距离，及提纽到秤砣拉线的距离分别是L1、L2。根据图3估计L2=4L1。

　　答案：C

　　例3(2009山东潍坊)汶川地震中，滚滚的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石，分别沿如图所示的四个方向用力，其中最省力的是(　　)

　　A.沿F1方向 　　B.沿F2方向 　　C.沿F3方向 　　D.沿F4方向

　　分析：题目中撬棒的支点是O，什么时候最省力呢?根据杠杆的平衡条件，在F2 、L2不变的情况下，要使F1 最小，必须使L1 最大。L1 的最大值是多少呢?图中L1 的最大值就等于O点到手的距离，与之垂直的力就是最小的力。

　　答案：C

　　点拨：要作出使杠杆平衡的最小的力，根据杠杆的平衡条件，必须使这个力的力臂最长。一般情况下，这个最长的力臂就是从支点到力的作用点的长度，与之垂直的力就是最小的力。

　　三、定滑轮、动滑轮和滑轮组的比较