簡單機械包括杠桿、滑輪、輪軸和斜面等，重點內(nèi)容是杠桿、杠桿的平衡條件、滑輪和滑輪組等。掌握以下關(guān)鍵點就能順利地學(xué)好本部分內(nèi)容。
一、杠桿
學(xué)習(xí)杠桿的關(guān)鍵點：（1）支點是杠桿繞著轉(zhuǎn)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(jù)具體情況區(qū)分支點。（2）畫動力或阻力時應(yīng)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(xué)認(rèn)為同一根杠桿上動力和阻力的方向一定相同，有同學(xué)認(rèn)為一定不同，這都是錯誤的。正確的認(rèn)識是：動力和阻力能使杠桿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，則另一個力一定是能使杠桿向逆時針方向轉(zhuǎn)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(jìn)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(wù)后，又多加了一個彈簧測力計繼續(xù)進(jìn)行探究。他的困惑是：在圖1所示杠桿已經(jīng)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(biāo)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(biāo)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(biāo)上字母L。
答案：如圖2所示。
二、杠桿平衡條件及應(yīng)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。
（2）利用
進(jìn)行有關(guān)計算。先根據(jù)杠桿轉(zhuǎn)動的效果，找出動力和阻力；再根據(jù)支點的位置，確定每個力的力臂；最后根據(jù)杠桿的平衡條件，代入數(shù)據(jù)計算出結(jié)果。
（3）三種杠桿的劃分：依據(jù)是杠桿的平衡條件，即
，若L1>L2，則F1<F2；同理可得出其它結(jié)論。三種杠桿的劃分與比較見下表。
杠桿名稱
力臂的比較
力的比較
距離的比較
特點
省力杠桿
動力臂大于阻力臂
動力小于阻力
動力作用點移動的距離大于阻力點移動的距離
能省力但費距離
費力杠桿
動力臂小于阻力臂
動力大于阻力
動力作用點移動的距離小于阻力點移動的距離
費了力但能省距離
等臂杠桿
動力臂等于阻力臂
動力等于阻力
動力作用點移動的距離等于阻力點移動的距離
雖不省力但能改變用力的方向
例2（2009四川綿陽）桿秤是一種很古老但現(xiàn)在仍然在廣泛使用的一種測量質(zhì)量的工具。小林同學(xué)用一桿秤稱一實心球的質(zhì)量，如圖3所示。當(dāng)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(jù)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(guān)系，可以估測出秤砣的質(zhì)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(zhì)量為4 kg。當(dāng)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(jù)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（ ?。?div style="height:15px;">
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(jù)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(jù)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
類型
定義
特點
實質(zhì)
重物提升的高度h與繩子通過的距離s的關(guān)系
定滑輪
使用過程中，滑輪的位置不改變
不省力，但可以改變用力方向
F＝G物（不計摩擦）
等臂杠桿
s = h
動滑輪
使用過程中，滑輪的位置隨物體改變
能省力，但不能改變用力方向
F =
（G物+G動）（不計摩擦）
動力臂是阻力臂二倍的省力杠桿
s =2h
滑輪組
將定滑輪和動滑輪組合在一起即為滑輪組
可以省力，也可以改變用力方向
F =
（G物+G動）（不計摩擦，n 指承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)）
s = nh（n 指承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)）
例4（2009河南?。┤鐖D5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(xué)在“研究動滑輪特點”的實驗時，進(jìn)行了正確操作，并記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)果與課本中“使用動滑輪能省一半力”的結(jié)論不符。面對這一事實，下列做法中最不可取的是（ ）
實驗次數(shù)
物重G/N
拉力F/N
1
1．0
0．65
2
1．5
0．90
3
2．0
1．15
A．與同學(xué)分析可能原因
B．實驗失敗，停止實驗
C．改進(jìn)實驗條件，重新實驗
D．查閱資料，了解結(jié)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(xué)在進(jìn)行這個實驗時，實驗結(jié)果卻與課本中的結(jié)論不符。問題在哪里呢？題目排除了操作錯誤，記錄的數(shù)據(jù)也正確。實際上，物理中的許多結(jié)論都是在忽略某些次要因素的基礎(chǔ)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(jié)論。而在進(jìn)行實驗時，這些因素都是存在的。如果把這些因素都考慮進(jìn)去，勢必得不出規(guī)律性的東西，得不到正確的結(jié)論。怎么辦呢？此時就要設(shè)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(jìn)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(jì)寧）圖10所示的工具中，屬于費力杠桿的是（ ?。?div style="height:15px;">
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(shù)變?yōu)樵瓉淼?/2，杠桿仍然保持平衡狀態(tài)，可以采取哪些措施？（ ）
