B.F1>F2
C.F1=F2
D.无法比较
思路分析:
由杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂即:
F1·L1=F2·L2可知,
第一次平衡时,在B端需施加最小的力为F1,力臂最大是OB,方向与OB垂直;第二次平衡时,在B端需施加最小的力为F2,力臂最大还是OB,但阻力G物升高,其力臂小于OA,它们的乘积变小了,与之相等的F2乘OB也变小,OB不变用力方向改变,则力的大小变小了。
解答过程:
B
解题后的思考:
由平衡条件找力臂变化,再判断力的大小的关键。
请同学们思考下面两图中力F的大小问题。
例4.如图所示,密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一。
当B端挂5N的重物G时,直尺的A端刚刚开始翘起,则此直尺受到的重力是()
A.2.5NB.5NC.10ND.无法确定
思路分析:
密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,阻力来自其重力,作用点在直尺的二分之一处。
OB是全尺长的三分之一,当B端挂5N的重物G时,杠杆AOB的支点在O处。
OA为全长的三分之二,G的作用点离O距离是三分之二减二分之一为六分之一。
由杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂,可得出为10N。
解答过程:
C
解题后的思考:
轻质杠杆可忽略自身重,但题中的机械重力为阻力,则不能不考虑。
例5.请同们思考下面两图中力F的大小。
如图所示,用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石头,若撬棒上C点受到的压力是1500N,且AD=6CDCD=2BC,则要撬动这块石头所用的最小力为:
()
A.100NB.150NC.200ND.250N
思路分析:
如图甲所示,以D为支点时,有AD=6CD,代入数据解得F=250N,故会错选D;然而本题是否用力下压杠杆时为最省力呢?
不是,如图乙所示,当用力向上抬,以B为支点时,有动力臂AB,阻力臂BC,AB=BC+CD+AD,C点受到的压力是1500N,且AD=6CDCD=2BC,解得AB=15BC代入平衡公式F1·L1=F2·L2得F=100N。
解答过程:
A
解题后的思考:
由此可见,关于简单机械的习题并没有同学们想象中的那么简单,而是在简单之中暗藏玄机,稍不留意,就会掉入出题者精心设置的陷阱之中,应对之策是:
认真审题。
例6.如图所示,托盘天平左盘放一水银槽,槽内放一托里拆利管,管外由铁架台固定,天平右端放砝码,天平处于平衡状态,若外界大气压增加,则()
A.左盘上升B.右盘上升C.仍平衡D.无法判断
思路分析:
此题考查托里拆利实验及天平使用知识。
天平平衡时,左、右盘所受的压力相等,左盘受到的压力为水银槽压力和槽内水银压力之和,右盘受到的压力是砝码对盘的压力,左、右盘都受大气压力。
当外界大气压增大时,在托里拆利实验中,水银柱要上升,槽内的水银质量要减小,所以天平不再平衡,左盘受到的压力减小,故左盘上升,右盘下降。
解答过程:
A
解题后的思考:
解题的关键是分析天平托盘受到的压力是否改变,两盘受到压力的改变是否相同。
应当注意:
天平左盘内为里拆利实验装置,其玻璃管由铁架台固定,管内水银柱相当于大气压压在部分液面上,即将水银槽水银面上方看成空气(大气)压在水银面上,所以水银柱的高、矮变化对托盘的压力没有直接影响,但水银槽内水银的多少会影响天平平衡。
有同学可能会问,若玻璃管只是靠在铁架台的十字夹内,并未被夹子夹住,又该如何呢?
在这种情况下,只不过是天平的左盘受到的压力又增加上了玻璃管的压力,可以由增加右盘砝码去平衡;而大气压变化不会影响玻璃管的压力,因此上述结论仍成立。
学物理要重视学习方法的使用,除了实验、观察、思考外,还有一种思想是建立物理模型,它可以帮助同学们把复杂的问题化为简单的问题。
请同学们体会下面的图形变化。
将大桥的结构进行简化,取其部分可抽象成如右图所示的模型。
(1)可以看出它用到了杠杆的相关知识。
其中O是_______,代表桥重和过往车辆等对桥产生的作用力。
(2)为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当增加塔桥的高度。
请分析其原因。
一、预习新知:
“一个人只要有足够的自信与执著,他总能成为他希望成为的人。
当你满怀信心地对自己说:
我会成功。
这时,人生收获的季节离你就已不再遥远。
”希望大家看完教材后,能够联系周围的生活找到有关滑轮与杠杆相联系的问题,比如你能解释下面这句话吗?
“定滑轮实质上是个等臂杠杆;动滑轮实质上是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
”
二、预习点拨:
杠杆是生产、生活中最重要的一种简单机械,它也是滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基础。
当你用一个定滑轮和一个动滑轮提升同一重物(钩码)时,思考回答下列问题:
①所用的拉力相同吗?
②用力方向一样吗?
③有更好的使用方法吗?
④你可以用什么方法区分定滑轮和动滑轮?
(答题时间:
45分钟)
一、填空题
1.在如图所示的杠杆中,O是____,若设F1是动力,则F2是____,OA是______,OB是______。
2.如图所示杠杆,在杠杆B点挂上一个重为8N的物体,要使杠杆平衡,在A端至少要加__N的力,力的方向是________。
3.在“研究杠杆的平衡条件”实验中:
①实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在____位置平衡,这样做是为了______
________________。
若发现杠杆左端低、右端高,这时应将两端的螺母都向_________移。
②杠杆的支点通过杠杆的重心,这样做的目的是_________________________________。
③实验中,我们是根据测得的数据,通过计算___________________________才归纳出杠杆的平衡条件是_________________________________________
4.在下列机械中,
(1)羊角锤
(2)钓鱼竿(3)天平(4)钢丝钳(5)筷子(6)理发剪刀(7)瓶盖起子(8)铁匠剪刀(9)缝纫机的脚踏板(10)铡草用的铡刀(11)镊子(12)铁锹(13)道钉撬它们中属于省力杠杆的是______________________属于费力杠杆的是__________________________,属于等臂杠杆的是___________________________。
5.如图所示,O为杠杆AB的支点OA:
OB=2:
3。
物块甲和乙分别挂在杠杆AB两端,杠杆平衡。
已知物块甲、乙体积之比为2:
1,物块甲的密度ρ甲=6.0×103kg/m3。
则物块乙的密度ρ乙=__________kg/m3。
二、选择题
1.如下图中可视为费力杠杆的是 ( )
2.如图所示是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是()
A.B点是支点,液压杆施加的力是动力,货物的重力是阻力
B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力
C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力
D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力
3.一根轻质杠杆,在其左右两端分别挂有200牛和300牛的重物时,杠杆恰好平衡。
若将两边物重同时减少50牛,则杠杆( )
A.左端下沉 B.右端下沉
C.仍然平衡D.无法确定
4.观察图中的漫画“小小老鼠胜大象”,并思考以下选项正确的是()
A.老鼠的重力大于大象的重力
B.老鼠的力臂大于大象的力臂
C.老鼠的力臂小于大象的力臂
D.大象的重力与其力臂的乘积较大
5.如图所示,一个直杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在直杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F,将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中,力F大小的变化情况是()
A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
6.一杠杆在阻力F1与动力F2作用下平衡。
如图5所示,若F1和F2大小及方向均保持不变,将它们的作用点向支点移动相同的距离,则()
A.杠杆仍保持平衡
B.杠杆向右倾斜
C.杠杆向左倾斜
D.不能确定
7.如图6所示,杠杆OA可绕支点O转动,B处挂一重物G,A处用有一竖直力F。
当杠杆和竖直墙壁之间的夹角逐渐增大时,为了使杠杆平衡,则()
A.F大小不变,但F<G
B.F大小不变,但F>G
C.F逐渐减小,但F>G
D.F逐渐增大,但F<G
三、作图题
如图所示,前后两个人抬一个大而均匀的重木箱上楼。
①作出木箱的受力示意图
②以木箱重心为支点,画出每个力的力臂。
比较两人用力情况
F前________F后。
(选填“>”、“<”或“=”)
③要使两人用力相等,应怎样抬?
四、实验题
1.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在____________________位置平衡,这样做是为了便于测量__________________________;
如发现杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向____________________调节,或将左端的平衡螺母向___________调节。
如上图所示,是小明同学三次实验的情景,实验时所用的每个钩码重0.5N,杠杆上每一格长5cm,部分实验数据已记录在下表中。
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1.5
10
1
2
1
20
10
3
1
20
1.5
10
(1)将表格中的实验数据补充完整。
(2)小明的第3次实验存在错误,其错误是__________________________。
2.小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。
小东利用身边的器材设计出一个实验方案。
首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如下图所示。
下面是小东测出ρ油的部分实验步骤,请你按照小东的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)用刻度尺测出OE的长度L0;
(2)把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;
(3)_______________________________________________________;
(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为:
_______________
__________。
一、1.支点、阻力、动力臂、阻力臂
2.4,竖直向下
3.①水平,从杠杆上方便地读出或测量出力臂,右,②使重力作用线通过支点,重力臂为0,不影响杠杆平衡条件,③动力×动力臂和阻力×阻力臂,动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)
4.省力杠杆:
(1)(4)(7)(8)(10)(13)费力杠杆:
(2)(5)(6)(9)(11)(12)等臂杠杆:
(3)
5.8.0×103kg/m3
二、1.A2.C3.B4.B5.A6.B7.D
三、
①见图
②见图,F前<F后
③将重木箱抬成水平状态
四、实验题
1.水平力臂左左
(1)
15
2
(2)力臂不在杠杆上,应为15cm,再由杠杆平衡条件计算出大小
2.(3)用刻度尺测出OD的长度L1;
(4)ρ油=
ρ金