简单机械典型例题解析
一、杠杆
重点知识：力臂、杠杆的平衡条件及三种杠杆在生活中的应用 难点知识：力臂的概念及力臂的画法 1．知识总结：
A．力臂是一个影响杠杆转动效果的物理量
如何画力臂？ 先确定支点O；再画出力的作用线；最后做出支点到力的作用线的距离 B．杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式：F1L1=F2L2
动力／阻力＝阻力臂／动力臂 公式：F1／F2=L2／L1s C．杠杆的应用
分 类 不 等 臂 杠 杆 F1>F2 费力杠杆 L1
例1：画出图中所示杠杆力F1和F2的力臂。
分析：此题考查的是同学们对于力臂概念的理解，并能够画出具体情况下的力臂。在画力臂时要注意按照步骤先找支点、再画力的作用线，最后才能画出力臂。
例2：图中所示的弯曲杠杆A端吊一重物G，要想在B端加一最小的力F，使AO(O为支点)保持水平平衡，试画出此力的方向和力臂。
分析： 重物对A段的作用力为F2，其力臂为L2（如图），根据杠杆平衡条件有：F1L1=F2L2 无论B端如何施加作用力F1，F2、 L2均不变，即F1L1是一个常数。所以当F1力臂最长时，施加的力F1最小，力臂为OB最长，则可画出力F1。
例3：直径100cm，质量40kg的均匀圆柱体放在水平地面上，靠在10cm高的台阶边，如图，为使它滚上台阶，那么在圆柱体边缘上哪点，沿什么方向施力时才能用最小的力使圆柱体刚好离开地面？在图上画出这个力并求出力的大小。
分析：A为支点，施加的推力及物体重力分别为动力和阻力，物体的重力及其力臂AC均不变，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，可知：F1L1是一个常数。所以要使施加的力最小，则使其力臂最长，AB为最长。 解：
依杠杆平衡：F1L1=F2L2 有：
例4：有一个量程为10N的弹簧测力计，现用它测量一个大西瓜的物重，其他辅助器材可任意选用，但不是切割西瓜，请设计一种方法测出它的物重。要求： 1）写出设计方案（或画示意图说明） 2）写出操作步骤和被测的物理量 3）写出被测结果的表达式
分析：这是一道联系实际的实验探究问题，其实在生活中，有很多情况都利用了杠杆。本题由于不能将西瓜切割，并且提供了一个弹簧测力计（可以测力），这样如果我们能够测量出力对应的力臂，就可以用杠杆的知识来称出西瓜的重了。 解： 1）如图所示
2）如图将一个米尺搭在桌边，西瓜挂于尺上，测力计拉住米尺一端，杠杆刚好在水平位置平衡（测力计未超量程）；在刻度上读出力臂L1、L2、和测力计示数F 3）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2有：FL1=GL2，则：G= FL1/ L2
二、滑轮：
重点知识：定滑轮和动滑轮的实质 难点知识：判断滑轮组的省力情况 1．知识总结： A．定滑轮和动滑轮的比较
定 义 特 点 实 质 应 用 定滑轮 轴固定不动的滑轮 使用定滑轮不省力，但能改变用力方向 是一个等臂杠杆 升旗的旗杆等 动滑轮 轴随物体移动的滑轮 省一半力但费一倍距离，不能改变力的方向 动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆 起重机等 B．滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合起来使用的简单机械。 1)特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。 2)结论：
在使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一。
其中：n表示承担物体的绳子的段数 s表示绳子自由端移动的距离 h表示物体移动的距离 v自表示绳子自由端移动的速度 v物表示物体移动的速度
2．例题解析
例1：一个重为1500N的物体放在水平面上，用360N的水平力恰好能拉动，现用如图所示的滑轮组沿水平方向拉动物体，求：作用在绳端的拉力至少为多少？
分析：
本题中利用滑轮组来横拉物体，需要探讨拉力与摩擦力之间的关系。先依物体为研究对象进行受力分析可以得到滑轮组对物体的总拉力与物体受到的摩擦力之间的关系，然后再以滑轮组为研究对象进行讨论。
在使用滑轮组时，绳子固定在:定滑轮上，n为偶数；动滑轮上，n为奇数 在使用滑轮组时，绳子固定在动滑轮上要更省力
解：
以物体为研究对象，受力分析如图：
由题可知，物体受到的摩擦力：f=360N 对物体施加的拉力至少为：T=f=360N 物体和动滑轮由三段绳子承担，则有：
例2：一条绳子最多能承受1000Ｎ的拉力。请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起3300牛的重物，画出滑轮组安装示意图。（动滑轮重及摩擦不计）
答：作用在绳端的拉力至少为120N。
分析：
在处理这类问题时，首先要计算出承担物重的绳子段数 ，即 n=G/F，注意n取整数，若计算出n是小数，都采用“入”的办法。例如：本题中的 n=3.3，则应取4，不能按四舍五入去处理；然后，根据数值（“偶定奇动”）及所需的拉力方向去确定动滑轮与定滑轮个数及绕线方法。
解：
如果不要求改变用力方向，则只需要用一个定滑轮（比动滑轮少一个），绕线如图甲；如果要改变用力方向，则需要两个定滑轮（与动滑轮个数相同），绕线如图乙。
简单机械周末练习
1．在一个已处于平衡状态的杠杆上，如果再施加一个作用力，那么（ ） A．杠杆不可能平衡，因为F对支点有转动效果 B．只要F的作用线通过支点，杠杆仍可以平衡
C．只要F加在动力作用点和阻力作用点之间，杠杆仍可以平衡 D．只要F不加在动力一边，杠杆仍可以平衡
2．如图所示，慢慢地把一根电线杆竖起，如力的方向总是与电线杆垂直，那么在电线杆竖立的过程中，力的大小将______________。（填“变大”、“变小”、“不变”）
3(多选)．一根轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的中点挂一重物G，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图所示，力F使杆从所示位置慢慢抬起到水平位置的过程中，力F和它
的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况是（ ）
A．F增大，LF减小 B．F减小，LF增大 C．G不变，LG变小 D．G不变，LG增大 4．如图所示，杠杆OA在力FA、FB的作用下保持水平静止状态，杠杆的自重不计，O为杠杆的支点，FB的方向与OA垂直，则下列关系式中一定正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．有称量准确的杆秤，由于不慎，秤砣粘了一小块泥，那么再称物体时的示数，将比物体的真实质量（ ）
A．偏小 B．偏大 C．相等 D．无法判断