资源描述
简单机械分块讲解一杠杆分块讲解一杠杆【知识回顾知识回顾】杠杆杠杆(1)(1)杠杆指的是在力的作用下杠杆指的是在力的作用下, ,能绕固定点转动的硬能绕固定点转动的硬棒。棒。(2)(2)杠杆的五要素杠杆的五要素: :支点、动力、阻力、动力臂、阻支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。动力臂力臂。动力臂: :从支点到从支点到_的距离。阻力的距离。阻力臂臂: :从支点到从支点到_的距离。的距离。动力作用线动力作用线阻力作用线阻力作用线(3)(3)杠杆平衡条件杠杆平衡条件杠杆平衡的含义杠杆平衡的含义: :杠杆在动力和阻力作用下杠杆在动力和阻力作用下, ,保持静保持静止状态或匀速转动状态止状态或匀速转动状态, ,称为杠杆平衡。称为杠杆平衡。杠杆平衡条件杠杆平衡条件: :“动力乘动力臂等于阻力乘阻力动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂臂”, ,即即:F:F1 1l1 1=F=F2 2l2 2。(4)(4)杠杆的分类和应用。杠杆的分类和应用。省力杠杆省力杠杆: :动力臂动力臂_阻力臂的杠杆。特点阻力臂的杠杆。特点: :省力省力但多移动但多移动_。费力杠杆费力杠杆: :动力臂动力臂_阻力臂的杠杆。特点阻力臂的杠杆。特点: :费力费力但少移动但少移动_。等臂杠杆等臂杠杆: :动力臂动力臂_阻力臂的杠杆。特点阻力臂的杠杆。特点: :既不省既不省力也不费力力也不费力, ,又不多移动距离。又不多移动距离。大于大于距离距离小于小于距离距离等于等于(5)(5)人体内的杠杆。人体内的杠杆。如图分别是仰头、跷足、屈肘所代表的三种杠杆。如图分别是仰头、跷足、屈肘所代表的三种杠杆。【基础落实基础落实】1.(20161.(2016厦门厦门) )在如图所示的四种剪刀中在如图所示的四种剪刀中, ,最适用最适用于剪开较硬物体的是于剪开较硬物体的是 ( )( )B B解析解析剪开较硬的物体剪开较硬的物体, ,就需要一把省力的剪刀就需要一把省力的剪刀, ,因此因此需选用动力臂大于阻力臂的剪刀需选用动力臂大于阻力臂的剪刀, ,即手柄比刀口长的即手柄比刀口长的剪刀剪刀, ,所以所以B B最适合。最适合。2.(20172.(2017丽水丽水) )如图所示如图所示, ,使用时属于费力杠杆的使用时属于费力杠杆的是是 ( )( )A A解析解析A A、用镊子夹石块、用镊子夹石块, ,在使用过程中在使用过程中, ,动力臂小于动力臂小于阻力臂阻力臂, ,是费力杠杆是费力杠杆;B;B、用瓶起子开瓶盖、用瓶起子开瓶盖, ,在使用过程在使用过程中中, ,动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂, ,是省力杠杆是省力杠杆;C;C、用羊角锤拔钉、用羊角锤拔钉子子, ,在使用过程中在使用过程中, ,动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂, ,是省力杠杆是省力杠杆;D;D、天平在使用过程中天平在使用过程中, ,动力臂等于阻力臂动力臂等于阻力臂, ,是等臂杠杆是等臂杠杆, ,故故D D错误。错误。3.(20173.(2017鄂州鄂州) )到野外郊游时到野外郊游时, ,小明和爸爸喜欢钓小明和爸爸喜欢钓鱼。鱼上钩后鱼。鱼上钩后, ,小明感觉鱼在水中时很轻小明感觉鱼在水中时很轻, ,拉出水面拉出水面后后“变重变重”, ,在把鱼逐渐拉出水面的过程中在把鱼逐渐拉出水面的过程中, ,鱼受到鱼受到的的 ( )( )A.A.浮力增大浮力增大, ,鱼竿是省力杠杆鱼竿是省力杠杆B.B.重力增大重力增大, ,鱼竿是省力杠杆鱼竿是省力杠杆C.C.浮力减小浮力减小, ,鱼竿是费力杠杆鱼竿是费力杠杆D.D.重力减小重力减小, ,鱼竿是费力杠杆鱼竿是费力杠杆C C解析解析把鱼逐渐拉出水面的过程中把鱼逐渐拉出水面的过程中, ,鱼排开水的体积鱼排开水的体积逐渐减小逐渐减小, ,根据根据F F浮浮=液液gVgV排排可知可知: :鱼受到的浮力逐渐减鱼受到的浮力逐渐减小小, ,而鱼的重力是不变的而鱼的重力是不变的, ,由于钓鱼线对鱼施加的拉力由于钓鱼线对鱼施加的拉力等于鱼的重力减去浮力等于鱼的重力减去浮力; ;所以拉力逐渐变大所以拉力逐渐变大, ,即感到鱼即感到鱼“变重变重”; ;钓鱼竿在使用时钓鱼竿在使用时, ,动力臂小于阻力臂动力臂小于阻力臂, ,是一是一种费力杠杆种费力杠杆; ;由此可知选项由此可知选项C C正确正确, ,故选故选C C。4.(20164.(2016绍兴绍兴) )下列杠杆能平衡的是下列杠杆能平衡的是( (杆重和摩擦均杆重和摩擦均不计不计) ( ) ( )C C解析解析选项选项C C中力和力臂的乘积中力和力臂的乘积: :左边左边=10 N=10 N3L,3L,右边右边=15 N=15 N2L,2L,因为因为10 N10 N3L=15 N3L=15 N2L,2L,所以杠杆平衡。所以杠杆平衡。【要点精讲要点精讲】要点要点1 1杠杆的特点及应用杠杆的特点及应用【重要提示重要提示】杠杆的分类杠杆的分类: :省力杠杆省力杠杆, ,动力臂大于阻动力臂大于阻力臂力臂; ;费力杠杆费力杠杆, ,动力臂小于阻力臂动力臂小于阻力臂; ;等臂杠杆等臂杠杆, ,动动力臂等于阻力臂。还要明确力臂等于阻力臂。还要明确: :使用杠杆省力就费距离使用杠杆省力就费距离, ,费力就省距离费力就省距离, ,既省力又省距离的机械是不存在的。既省力又省距离的机械是不存在的。同时要注意动力臂的变化同时要注意动力臂的变化, ,当阻力和阻力臂不变时当阻力和阻力臂不变时, ,动动力臂减小力臂减小, ,动力会增大。动力会增大。【例例1 1】(2017(2017金华金华) )在对汽车的发动机做检修时需在对汽车的发动机做检修时需要将引擎盖抬起要将引擎盖抬起, ,抬起过程应用了杠杆原理。图抬起过程应用了杠杆原理。图2 2为引为引擎盖的受力分析模式图擎盖的受力分析模式图: :引擎盖可绕引擎盖可绕O O点自由转动点自由转动,A,A为为引擎盖重心位置。由图引擎盖重心位置。由图2 2可知可知, ,该杠杆属于该杠杆属于_杠杆。杠杆。在引擎盖抬起过程中在引擎盖抬起过程中, ,重力重力G G的力臂逐渐的力臂逐渐_。解析解析由图可知由图可知, ,动力臂动力臂OBOB大于阻力臂大于阻力臂OA,OA,所以该杠杆所以该杠杆属于省力杠杆属于省力杠杆; ;当逐渐抬高引擎盖的过程中当逐渐抬高引擎盖的过程中, ,重心重心A A向向左上方运动左上方运动, ,重力的方向不变重力的方向不变, ,由力臂的定义可知由力臂的定义可知, ,重重力的力臂会变小。力的力臂会变小。答案答案省力变小省力变小【变式训练变式训练1 1】(2017(2017绍兴绍兴) )如图甲是制作面团的情如图甲是制作面团的情景景, ,把竹竿的一端固定在绳扣中把竹竿的一端固定在绳扣中, ,人骑在另一端施加一人骑在另一端施加一个向下的大小为个向下的大小为F F的力的力, ,面团被不断挤压后变得更有韧面团被不断挤压后变得更有韧性性, ,图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正确的是确的是( () )A.A.面团对杆的作用力方向向下面团对杆的作用力方向向下B.B.面团对杆的作用力大小等于面团对杆的作用力大小等于F FC.C.面团被压扁说明力能使物体发生形变面团被压扁说明力能使物体发生形变D.AD.A点向下移动的距离小于点向下移动的距离小于B B点向下移动的距离点向下移动的距离解析解析A A、由图示可知、由图示可知, ,面团在面团在B B点受到的力向下点受到的力向下, ,根据根据物体间力的作用是相互的物体间力的作用是相互的, ,则杠杆在则杠杆在B B点受到的力向点受到的力向上上;B;B、力、力F F是动力是动力, ,在在B B点受到的力是阻力点受到的力是阻力, ,由图示可知由图示可知, ,动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂, ,由杠杆平衡条件可知由杠杆平衡条件可知, ,阻力大于动阻力大于动力力, ,即杠杆在即杠杆在B B点受到的力大于点受到的力大于F;CF;C、面团受力后被压、面团受力后被压扁说明力能使物体发生形变扁说明力能使物体发生形变;D;D、由图示可知、由图示可知,A,A点的力点的力臂大于臂大于B B点的力臂点的力臂, ,省力省力, ,但要多移动距离但要多移动距离,A,A点移动的点移动的距离大于距离大于B B点移动的距离。点移动的距离。答案答案C C要点要点2 2杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用【重要提示重要提示】杠杆在水平位置平衡杠杆在水平位置平衡, ,知道两边力臂、知道两边力臂、左边力的大小左边力的大小, ,利用杠杆平衡条件求右边力的大小利用杠杆平衡条件求右边力的大小; ;保保持持G G1 1位置不变位置不变, ,即左边的力和力臂不变即左边的力和力臂不变; ;右边的力不变右边的力不变, ,要使杠杆在图乙位置保持平衡要使杠杆在图乙位置保持平衡, ,右边的力臂不变右边的力臂不变, ,据此据此确定确定G G2 2应该移动到的位置应该移动到的位置, ,找出杠杆的几个要素找出杠杆的几个要素, ,应用应用杠杆平衡条件求拉力大小。利用杠杆的平衡分析法及杠杆平衡条件求拉力大小。利用杠杆的平衡分析法及其应用可以解题。其应用可以解题。【例例2 2】(2017(2017衢州衢州) )如图为小柯制作的如图为小柯制作的“杠杆力臂杠杆力臂演示仪演示仪”, ,杠杆杠杆AOBAOB可绕可绕O O点点( (螺母螺母) )转动转动,OA=0.2 m,OA=0.2 m,OB=0.1 m,GOB=0.1 m,G1 1=2 N=2 N。杠杆自身重力和摩擦不计。杠杆自身重力和摩擦不计, ,固定装固定装置未画出。置未画出。(1)(1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时,G,G2 2的重力为的重力为_N_N。(2)(2)松开螺母保持松开螺母保持OAOA不动不动, ,使使OBOB向下折一个角度后向下折一个角度后, ,再再拧紧螺母形成一根可绕拧紧螺母形成一根可绕O O点转动的杠杆点转动的杠杆AOB(BAOB(B点对点对应应B B点点),),保持保持G G1 1位置不变位置不变, ,要使杠杆在图乙位置保持平要使杠杆在图乙位置保持平衡衡, ,则则G G2 2应该移动至应该移动至_。A.BA.B点处点处B.B.点处点处C.C.点处点处D.D.点处点处解析解析(1)(1)如图甲如图甲, ,杠杆在水平位置平衡杠杆在水平位置平衡, ,由杠杆平衡由杠杆平衡条件得条件得:G:G1 1OA=GOA=G2 2OB,OB,即即:2 N:2 N0.2 m=G0.2 m=G2 20.1 m,0.1 m,解解得得:G:G2 2=4 N=4 N。(2)(2)保持保持G G1 1位置不变位置不变, ,即左边的力和力臂不变即左边的力和力臂不变;G;G2 2不变不变, ,要使杠杆在图乙位置保持平衡要使杠杆在图乙位置保持平衡, ,应该使右边的力臂不应该使右边的力臂不变变; ;原来原来G G2 2的力臂为的力臂为OB,OB,所以所以G G2 2应该移动到点处应该移动到点处, ,故选故选C C。答案答案(1)4(1)4(2)C(2)C【变式训练变式训练2 2】(2017(2017嘉兴嘉兴) )如图是一种切甘蔗用的如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是铡刀示意图。下列有关说法正确的是( () )A.A.刀刃很薄可以增大压力刀刃很薄可以增大压力B.B.铡刀实质上是一种费力杠杆铡刀实质上是一种费力杠杆C.C.甘蔗放在甘蔗放在a a点比点比b b点更易被切断点更易被切断D.D.手沿手沿F F1 1方向用力比沿方向用力比沿F F2 2方向更省力方向更省力解析解析本题考查杠杆平衡条件的应用。刀刃很薄是通本题考查杠杆平衡条件的应用。刀刃很薄是通过减小接触面积来增大压强的过减小接触面积来增大压强的, ,故故A A错误。铡刀在使用错误。铡刀在使用时动力臂大于阻力臂时动力臂大于阻力臂, ,实质上是一种省力杠杆实质上是一种省力杠杆, ,故故B B错错误。甘蔗放在误。甘蔗放在a a点比点比b b点时的阻力臂更小点时的阻力臂更小, ,根据杠杆的根据杠杆的平衡条件可知平衡条件可知, ,动力会越小动力会越小, ,更易被切断更易被切断, ,故故C C正确。手正确。手沿沿F F1 1方向用力比沿方向用力比沿F F2 2方向时的动力臂要小方向时的动力臂要小, ,根据杠杆平根据杠杆平衡条件可知衡条件可知, ,动力越大动力越大, ,故故D D错误。故选错误。故选C C。答案答案C C分块讲解二滑轮分块讲解二滑轮【知识回顾知识回顾】滑轮滑轮(1)(1)定滑轮定滑轮: :在使用时在使用时, ,轴位置固定不动的滑轮叫做定轴位置固定不动的滑轮叫做定滑轮滑轮, ,如图甲。其实质是一个等臂杠杆如图甲。其实质是一个等臂杠杆, ,如图乙。如图乙。特点特点: :使用定滑轮既不省力使用定滑轮既不省力, ,也不省距离也不省距离, ,但可以但可以_力的方向。力的方向。改变改变(2)(2)动滑轮动滑轮: :在使用时在使用时, ,轴随着物体一起运动的滑轮叫轴随着物体一起运动的滑轮叫做动滑轮做动滑轮, ,如图甲。其实质如图甲。其实质: :动力臂为阻力臂动力臂为阻力臂2 2倍的省倍的省力杠杆力杠杆, ,如图乙。如图乙。特点特点: :省省_力力, ,但不能改变力的方向但不能改变力的方向, ,省了力但要省了力但要费距离。费距离。(3)(3)滑轮组滑轮组: :由定滑轮和动滑轮组合而成由定滑轮和动滑轮组合而成, ,既能省力既能省力也能改变也能改变_。一半一半力的方向力的方向【基础落实基础落实】1.(20151.(2015台州台州) )使用简单机械可以给人们的生活带来使用简单机械可以给人们的生活带来便利。便利。(1)(1)如图甲如图甲, ,旗杆的顶端安装着旗杆的顶端安装着一个一个_滑轮滑轮, ,用来用来改变拉力的方向。改变拉力的方向。定定(2)(2)如图乙如图乙, ,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴, ,可可减小减小_臂臂, ,剪断剪断物体更省力。物体更省力。阻力阻力解析解析(1)(1)国旗杆上的滑轮为定滑轮国旗杆上的滑轮为定滑轮, ,利用它来升国旗利用它来升国旗, ,可以改变施加力的方向。可以改变施加力的方向。(2)(2)图中剪刀在使用过程中图中剪刀在使用过程中, ,在同样的情况下在同样的情况下, ,往剪刀转动轴靠近往剪刀转动轴靠近, ,减小了阻力臂减小了阻力臂, ,由由F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2可知可知: :阻力臂阻力臂L L2 2越小越小, ,越省力。因此这样做越省力。因此这样做的目的是减小阻力臂的目的是减小阻力臂, ,可以省力。可以省力。2.(20172.(2017云南云南) )某工人用如图所示的装置某工人用如图所示的装置, ,将重将重150 N150 N的木块在的木块在10 s10 s内竖直向上匀速提升内竖直向上匀速提升4 m,4 m,此装置是此装置是_(_(选填选填“定定”或或“动动”) )滑轮滑轮, ,该工人拉力的该工人拉力的功率为功率为_W(_W(滑轮滑轮和绳的重力、摩擦均不计和绳的重力、摩擦均不计) )。动动6060解析解析图中的滑轮随物体一起运动图中的滑轮随物体一起运动, ,此装置是动滑此装置是动滑轮轮; ;滑轮和绳的重力、摩擦均不计滑轮和绳的重力、摩擦均不计, ,工人拉力做的工人拉力做的功功:W=Gh=150 N:W=Gh=150 N4 m=600 J,4 m=600 J,该工人拉力的功率该工人拉力的功率: :P= =60 WP= =60 W。W600 Jt10 s3.(20163.(2016泰安泰安) )如图所示如图所示, ,物体物体A A在水平拉力在水平拉力F F的作用的作用下下, ,沿水平面以沿水平面以0.4 m/s0.4 m/s的速度运动了的速度运动了2 s,2 s,弹簧测力弹簧测力计的示数为计的示数为5 N,5 N,拉力拉力F F做功为做功为_J_J。8 8解析解析F=5 N,s=2sF=5 N,s=2s物物=2v=2v物物t=2t=20.4 m/s0.4 m/s2 s=1.6 m,2 s=1.6 m,拉力做功拉力做功:W=Fs=5 N:W=Fs=5 N1.6 m=8 J1.6 m=8 J。【要点精讲要点精讲】要点定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点要点定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点【重要提示重要提示】定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和功率定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和功率的计算需要了解定滑轮、动滑轮和滑轮组的省力特点的计算需要了解定滑轮、动滑轮和滑轮组的省力特点及绳子自由端移动的距离和物体上升高度之间的关系及绳子自由端移动的距离和物体上升高度之间的关系, ,这些是正确解题的基础。这些是正确解题的基础。【例例】(2017(2017台州台州) )小柯用图中装置提升重为小柯用图中装置提升重为400 N400 N的物体的物体, ,不计摩擦和滑轮自重不计摩擦和滑轮自重, ,下列说法正确下列说法正确的是的是 ( () )A.A.两个滑轮均为定滑轮两个滑轮均为定滑轮B.B.人将绳子拉过人将绳子拉过1 m,1 m,物体也上升物体也上升1 m1 mC.C.物体匀速上升时物体匀速上升时, ,人对绳子的拉力为人对绳子的拉力为200 N200 ND.D.使用该装置不能省力使用该装置不能省力, ,但能改变力的方向但能改变力的方向解析解析本题考查滑轮组的特点。由图可知本题考查滑轮组的特点。由图可知, ,该装置由该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成一个动滑轮和一个定滑轮组成, ,故故A A错误。使用动滑轮错误。使用动滑轮时时, ,物体上升物体上升1 m,1 m,则绳子的自由端会通过则绳子的自由端会通过2 m,2 m,故故B B错误。错误。不计摩擦和滑轮自重不计摩擦和滑轮自重, ,使用动滑轮能省一半的力使用动滑轮能省一半的力, ,物体物体的重力为的重力为400 N,400 N,则拉力为则拉力为200 N,200 N,故故C C正确。使用动滑正确。使用动滑轮能省力轮能省力, ,使用定滑轮能改变力的方向使用定滑轮能改变力的方向, ,故故D D错误。故错误。故选选C C。答案答案C C【变式训练变式训练】(2016(2016宁波宁波) )如图如图, ,用用5 N5 N的力的力F F向下拉绳子向下拉绳子, ,使物体在使物体在6 s6 s内匀速上升内匀速上升0.3 m0.3 m。这一过程中。这一过程中 ( () )A.A.物体上升速度为物体上升速度为0.1 m/s0.1 m/sB.B.拉力所做的功为拉力所做的功为1.5 J1.5 JC.C.拉力做功的功率为拉力做功的功率为0.5 W0.5 WD.D.物体的机械能守恒物体的机械能守恒解析解析物体上升速度物体上升速度v= =0.05 m/s,v= =0.05 m/s,由图知由图知,n=2,n=2,则则s=2h=2s=2h=20.3 m=0.6 m,0.3 m=0.6 m,拉力所做的功拉力所做的功:W=Fs=5 N:W=Fs=5 N0.6 m=3 J,0.6 m=3 J,拉力做功的功率拉力做功的功率P= =0.5 W,P= =0.5 W,物体在上物体在上升的过程中升的过程中, ,除了重力做功以外还有拉力做功除了重力做功以外还有拉力做功, ,机械机械能不守恒。能不守恒。答案答案C CstWt分块讲解三综合提升分块讲解三综合提升【综合运用综合运用】压力、压强和简单机械的有关计算压力、压强和简单机械的有关计算【重要提示重要提示】杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用, ,要熟练掌握杠杆要熟练掌握杠杆平衡条件平衡条件, ,压强公式、重力的计算及杠杆的平衡条件压强公式、重力的计算及杠杆的平衡条件的应用的应用, ,综合性较强综合性较强, ,要求学生能正确求出杠杆所受压要求学生能正确求出杠杆所受压力的大小及方向力的大小及方向, ,再由杠杆的平衡即可解决问题。特再由杠杆的平衡即可解决问题。特别是在动态变化的题目中别是在动态变化的题目中, ,要分析力的大小和力臂的要分析力的大小和力臂的大小变化情况。大小变化情况。【例例】(2016(2016衢州衢州)(1)(1)如图甲所示如图甲所示( (杠杆自身质量杠杆自身质量和摩擦忽略不计和摩擦忽略不计, ,固定装置未画出固定装置未画出),O),O为支点为支点,OA=OD,OA=OD=3OB=0.6 m,CD=0.2 m=3OB=0.6 m,CD=0.2 m。在做背景的白纸上作有以。在做背景的白纸上作有以O O为圆心、半径为为圆心、半径为0.2 m 0.2 m 的圆。在的圆。在A A点挂点挂5 N5 N的重物的重物G,G,要使杠杆水平平衡要使杠杆水平平衡, ,则作用在则作用在B B点竖直向下的力点竖直向下的力F FB B应为应为_N,_N,撤去撤去F FB B后后, ,按图示方向分别施加按图示方向分别施加F FC C、F FD D两两个力个力, ,且每次都使杠杆在水平位置平衡且每次都使杠杆在水平位置平衡, ,则则F FC C、F FD D大小大小关系为关系为_。(2)(2)如图乙如图乙, ,在注射器在注射器A A、B B处分别扎一个等大的小孔处分别扎一个等大的小孔, ,插入两根相同规格的硬质塑料管插入两根相同规格的硬质塑料管( (连接处密封连接处密封),),并在并在管上分别系一个未充气的同规格气球管上分别系一个未充气的同规格气球( (连接处不漏气连接处不漏气) )。先慢慢往外拉活塞先慢慢往外拉活塞, ,使注射器中充满空气使注射器中充满空气, ,接着快速向接着快速向内推动活塞内推动活塞, ,在此过程中可观察到在此过程中可观察到A A、B B两孔处气球的两孔处气球的鼓起情况是鼓起情况是_(_(填序号填序号) )。A A孔处气球大孔处气球大B B孔处气球大两个气球一样大孔处气球大两个气球一样大解析解析(1)(1)根据杠杆平衡条件可得根据杠杆平衡条件可得:G:GOA=FOA=FB BOB,OB,OA=3OB=0.6 m,OA=3OB=0.6 m,则则OB=0.2 m,OB=0.2 m,所以所以, ,作用在作用在B B点竖直向点竖直向下的力下的力F FB B= =15 N;= =15 N;由图可知由图可知,F,FC C、F FD D两个力的力臂均与两个力的力臂均与F FB B的力臂相等的力臂相等, ,都是圆的半径都是圆的半径, ,阻阻力和阻力臂不变力和阻力臂不变, ,撤去撤去F FB B后后, ,按图示方向分别施加按图示方向分别施加F FC C、F FD D两个力两个力, ,且每次都使杠杆在水平位置平衡且每次都使杠杆在水平位置平衡, ,根据杠杆根据杠杆平衡条件可知平衡条件可知,F,FC C、F FD D大小关系为大小关系为F FC C=F=FD D。GOA5 N 0.6 mOB0.2 m(2)(2)由图可知由图可知B B的下端注射器的横截面积大的下端注射器的横截面积大,A,A的下端注的下端注射器的横截面积小射器的横截面积小, ,快速向内推动活塞快速向内推动活塞,B,B的下端空气的下端空气流速小流速小, ,压强大压强大,A,A的下端空气流速大的下端空气流速大, ,压强小压强小, ,所以所以, ,在在此过程中可观察到此过程中可观察到A A、B B两孔处气球的鼓起情况是两孔处气球的鼓起情况是B B孔孔处气球大。处气球大。答案答案(1)15(1)15F FC C=F=FD D(2)(2)【变式训练变式训练】(2017(2017毕节毕节) )利用如图所示的滑轮组匀利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为速拉动水平地面上重为30 N,30 N,边长为边长为10 cm10 cm的正方体物的正方体物体。拉力体。拉力F F的大小为的大小为3 N,3 N,物体在水平地面上匀速运动物体在水平地面上匀速运动时时, ,受到地面对它的摩擦力为受到地面对它的摩擦力为4.5 N4.5 N。求。求: :(1)A(1)A处拉力大小。处拉力大小。(2)(2)正方体物体对地面的压强是多少正方体物体对地面的压强是多少? ?(3)(3)若拉力若拉力F F以以0.5 m/s0.5 m/s的速度匀速拉了的速度匀速拉了4 s,4 s,求求A A处拉力处拉力所做的功是多少所做的功是多少? ?解析解析(1)(1)物体在水平地面上匀速运动时处于平衡状物体在水平地面上匀速运动时处于平衡状态态, ,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力受到的拉力和摩擦力是一对平衡力, ,则则A A处拉力处拉力: :F=f=4.5 NF=f=4.5 N。(2)(2)正方体物体对地面的压力正方体物体对地面的压力:F:F压压=G=30 N,=G=30 N,受力面积受力面积:S=L:S=L2 2=(10 cm)=(10 cm)2 2=100 cm=100 cm2 2=0.01 m=0.01 m2 2, ,对地面的对地面的压强压强:p= =3 000 Pa:p= =3 000 Pa。2F30 NS0.01 m(3)(3)由由v= v= 可得可得, ,绳端移动的距离绳端移动的距离:s:s绳绳=vt=0.5 m/s=vt=0.5 m/s4 s=2 m,4 s=2 m,由图可知由图可知,n=2,n=2,由由s s绳绳=ns=ns物物可得可得, ,物体运动物体运动的距离的距离:s:s物物= =1 m,= =1 m,则则A A处拉力所做的功处拉力所做的功: :W=FsW=Fs物物=4.5 N=4.5 N1 m=4.5 J1 m=4.5 J。答案答案(1)4.5 N(1)4.5 N(2)3 000 Pa(2)3 000 Pa(3)4.5 J(3)4.5 Jsts2 mn2绳【实验探究实验探究】杠杆的平衡杠杆的平衡【重要提示重要提示】杠杆在水平位置平衡后杠杆在水平位置平衡后, ,支点到力的作支点到力的作用线的距离就是力臂用线的距离就是力臂( (重力的方向跟杠杆垂直重力的方向跟杠杆垂直),),同时同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响, ,因此在此因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡, ,无论两无论两侧挂几组钩码侧挂几组钩码, ,每一组都有自己的力与力臂每一组都有自己的力与力臂, ,因此因此, ,求出每一个力与相应力臂的乘积求出每一个力与相应力臂的乘积, ,再相加再相加, ,就是整个这就是整个这一侧的结果一侧的结果, ,同样表示出另一侧同样表示出另一侧, ,看两者是否平衡。测看两者是否平衡。测力计在研究杠杆平衡条件时的应用力计在研究杠杆平衡条件时的应用, ,关键是能够正确关键是能够正确读出测力计的示数读出测力计的示数, ,并分析出对应的力臂大小。并分析出对应的力臂大小。【例例】(2017(2017成都成都) )在在“探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件”实验实验中中, ,每个钩码的重力相等每个钩码的重力相等, ,杠杆刻度均匀。杠杆刻度均匀。(1)(1)平衡时平衡时, ,应该让杠杆静止在应该让杠杆静止在_位置。位置。(2)(2)小周同学所在实验小组完成某次操作后小周同学所在实验小组完成某次操作后, ,实验现象实验现象如图甲所示如图甲所示, ,他们记录的数据为他们记录的数据为: :动力动力F F1 1=1.5 N,=1.5 N,动力动力臂臂L L1 1=0.1 m,=0.1 m,阻力阻力F F2 2=1 N,=1 N,则阻力臂则阻力臂L L2 2=_m=_m。(3)(3)下列四个因素中下列四个因素中, ,不会带来实验误差的是不会带来实验误差的是_。A.A.铁架台自身的重力足够大铁架台自身的重力足够大B.B.单个钩码的重力不完全相等单个钩码的重力不完全相等C.C.悬挂钩码的绳套重力偏大悬挂钩码的绳套重力偏大D.D.杠杆与转轴之间的摩擦偏大杠杆与转轴之间的摩擦偏大(4)(4)小周同学所在实验小组在完成规定实验后小周同学所在实验小组在完成规定实验后, ,他们进他们进一步探究一步探究, ,如果杠杆受到如果杠杆受到 F F2 2、F F3 3两个阻力两个阻力, ,结果会怎样结果会怎样? ?通过实验通过实验, ,他们得到了图乙所示的结果。根据这个结他们得到了图乙所示的结果。根据这个结果果, ,可以初步得到可以初步得到, ,在这种情况下杠杆的平衡条件在这种情况下杠杆的平衡条件为为:F:F1 1L L1 1=_=_。(F(F1 1、F F2 2、F F3 3的力臂分别用的力臂分别用L L1 1、L L2 2、L L3 3表示表示) )解析解析(1)(1)为了便于从杠杆上直接读取力臂为了便于从杠杆上直接读取力臂, ,在进行实在进行实验时应该使杠杆在水平位置平衡。验时应该使杠杆在水平位置平衡。(2)(2)由杠杆平衡条件由杠杆平衡条件F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2得得:1.5 N:1.5 N0.1 m=0.1 m=1 N1 NL L2 2, ,得得:L:L2 2=0.15 m=0.15 m。(3)A.(3)A.铁架台自身的重力足够大目的是使杠杆稳定铁架台自身的重力足够大目的是使杠杆稳定, ,但但对杠杆的平衡无影响对杠杆的平衡无影响;B.;B.单个钩码的重力不完全相等单个钩码的重力不完全相等, ,则多个钩码总重力无法确定则多个钩码总重力无法确定, ,对实验结果有影响对实验结果有影响;C.;C.悬悬挂钩码的绳套重力偏大挂钩码的绳套重力偏大, ,会对力的真实值有影响会对力的真实值有影响;D.;D.杠杠杆与转轴之间的摩擦偏大会影响杠杆的灵敏杆与转轴之间的摩擦偏大会影响杠杆的灵敏, ,对测量对测量结果造成误差结果造成误差, ,故选故选A A。(4)(4)设一个钩码的重力为设一个钩码的重力为G,G,杠杆一个格的长度为杠杆一个格的长度为L,L,根根据杠杆平衡条件可知据杠杆平衡条件可知, ,杠杆右侧杠杆右侧F F3 3L L3 3+F+F2 2L L2 2=2G=2G2L+2G2L+2G4L=12GL;4L=12GL;杠杆左侧杠杆左侧F F1 1L L1 1=4G=4G3L=12GL,3L=12GL,故左侧等于右侧故左侧等于右侧, ,故故F F3 3L L3 3+F+F2 2L L2 2=F=F1 1L L1 1。答案答案(1)(1)水平水平(2)0.15(2)0.15(3)A(3)A(4)F(4)F3 3L L3 3+F+F2 2L L2 2【变式训练变式训练】(2016(2016丽水丽水) )在探究杠杆平衡条件的实在探究杠杆平衡条件的实验中验中: :(1)(1)安装好杠杆安装好杠杆, ,调节杠杆两端调节杠杆两端, ,使杠杆在水平位置平使杠杆在水平位置平衡衡; ;把钩码挂在杠杆把钩码挂在杠杆A A点点( (如图甲如图甲),),为方便直接从杠杆为方便直接从杠杆上读出力臂上读出力臂, ,应在应在B B点沿着点沿着_的方向拉动弹簧测的方向拉动弹簧测力计力计, ,使杠杆在水平位置平衡。使杠杆在水平位置平衡。(2)(2)如图乙如图乙, ,当弹簧测力计由位置当弹簧测力计由位置1 1转至位置转至位置2 2的过程中的过程中, ,杠杆在水平位置始终保持平衡杠杆在水平位置始终保持平衡, ,测力计示数将测力计示数将_。解析解析(1)(1)当支点到力的作用点的距离成为力臂时当支点到力的作用点的距离成为力臂时, ,力力臂最大臂最大, ,拉力最小拉力最小, ,所以应在所以应在B B点沿着竖直向下的方向点沿着竖直向下的方向拉动弹簧测力计拉动弹簧测力计, ,使杠杆在水平位置平衡使杠杆在水平位置平衡; ;(2)(2)由图可知由图可知,OC,OC为最长力臂为最长力臂, ,当弹簧测力计由位置当弹簧测力计由位置1 1转转至位置至位置2 2的过程中的过程中, ,动力臂先变长后变短动力臂先变长后变短, ,而杠杆在水而杠杆在水平位置始终保持平衡平位置始终保持平衡, ,根据杠杆平衡条件可知根据杠杆平衡条件可知, ,测力计测力计示数将先变小后变大。示数将先变小后变大。答案答案(1)(1)竖直向下竖直向下(2)(2)先变小后变大先变小后变大【易错警示易错警示】杠杆的应用杠杆的应用【例例】(2017(2017杭州杭州) )小金将长为小金将长为0.6 m,0.6 m,质量可忽略不质量可忽略不计的木棒搁在肩上计的木棒搁在肩上, ,棒的后端棒的后端A A挂一个挂一个40 N40 N的物体的物体, ,肩肩上支点上支点O O离后端离后端A A为为0.2 m,0.2 m,他用手压住前端他用手压住前端B B使木棒保使木棒保持水平平衡持水平平衡, ,如图所示。小金的质量为如图所示。小金的质量为50 kg,50 kg,则此时则此时手压木棒的力大小为手压木棒的力大小为_N,_N,肩对木棒的支持力肩对木棒的支持力大小为大小为_N,_N,人对地面的压力大小为人对地面的压力大小为_N_N。(g(g取取10 N/kg)10 N/kg)解析解析本题考查杠杆平衡条件的应用。根据杠杆的平本题考查杠杆平衡条件的应用。根据杠杆的平衡条件衡条件, ,有有F FA AOA=FOA=FB BOB,OB,可得可得F FB B= = =20 N;=20 N;肩对木棒的支持力肩对木棒的支持力F=FF=FA A+F+FB B=40 N+20 N=60 N;=40 N+20 N=60 N;人对地面的压力大小等于人与物体的总重力人对地面的压力大小等于人与物体的总重力, ,有有: :F=GF=G总总=mg+F=mg+FA A=50 kg=50 kg10 N/kg+40 N=540 N10 N/kg+40 N=540 N。答案答案20206060540540AF OA40 N 0.2 mOB0.6 m0.2 m
展开阅读全文