物理杠杆平衡的专项培优 易错 难题练习题附答案解析
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，已知杠杆上每个小格的长度为2cm ，用弹簧测力计在A 点斜向上（与水平方向成30°角）拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是（ ）
A ．此时杠杆的动力臂为0.08m
B ．此时为省力杠杆
C ．当弹簧测力计向左移至竖直位置时，其示数为1N
D ．图中钩码的总重力为2N 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．当弹簧测力计在A 点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，所以动力臂
111
42cm 4cm=0.04m 22
l OA ==??=
故A 错误；
B ．由图知，钩码对杠杆拉力为阻力，阻力臂的大小
l 2=3×2cm=6cm ＞l 1
杠杆为费力杠杆，故错误；
CD ．由图知，弹簧测力计示数为3N ，根据杠杆的平衡条件F 1l 1=Gl 2可得
1123N 4cm
=2N 6cm
F l
G l ?=
= 竖直向上拉A 点时，力臂大小等于OA ，由杠杆平衡条有'
12F OA Gl ?= ，所以测力计的示
数
212N 6cm
=1.5N 2cm 4
Gl F OA '?=
=? 故C 错误，D 正确。 故选D 。
2．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F ，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F 至水平方向，这一过程中（ ）
A ．F 先变小后变大
B ．F 逐渐变大
C ．动力臂逐渐变小
D ．动力臂逐渐变大
【答案】A 【解析】 【分析】
杠杆平衡条件及应用。 【详解】
杠杆在图中所示位置平衡，阻力（重物对杠杆的拉力）及阻力臂大小不变；动力F 由图中所示位置转动至水平方向的过程中，当动力F 的方向与杠杆垂直时，动力F 的力臂最长，因此动力F 的力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件F 1l 1=F 2l 2可知，动力Ｆ先变小后变大。 故选A 。 【点睛】
中等题.失分的原因是：
①不知道动力F 方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变； ②不会画动力F 在不同位置时的动力臂；
③不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化； ④不知道当动力F 与杠杆垂直时，动力臂最大，动力F 最小。
3．AC 硬棒质量忽略不计，在棒的B 、C 两点施加力F 1、F 2，F 2的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态，则（ ）
A ．F 1 B ．F 1= 22 1 s F s C ．F 1力臂等于s 1 D ．F 2方向沿OO '线向上 【答案】D 【解析】 【详解】 AC．由图知，F2的方向沿OO′线，其力臂最长，为s2；而F1的方向竖直向下，所以其力臂L1是从A点到F1的垂线段，小于s1，更小于s2，由F1L1=F2L2知，L1＜s2，所以F1一定大于F2，故AC不符合题意； B．由F1L1=F2L2知， F1L1=F2s2， 即 22 1 1 F s F L = 故B不符合题意； D．已知F1的方向是竖直向下的，为保持杠杆平衡，F2的方向应该沿OO′向上，故D符合题意。 4．如图所示为等刻度轻质杠杆，A处挂4牛的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B处施加的力（） A．可能为0.5牛B．一定为2牛C．一定为3牛D．可能是4牛 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 设杠杆每小格的长度为L，若在B点用垂直OB竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡，此时所用的力最小，根据杠杆平衡条件1122 Fl F l =可得 min 42 F L G L ?=? 则有 min 24N2 2N 44 G L F L ?? === 若在B点斜拉使杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件1122 Fl F l =可知 22 1 1 F l F l = 则此时杠杆左边的阻力与阻力臂的乘积不变，动力臂减小，故动力将增大，故若使杠杆在水平位置平衡，在B点施加的力 2N F≥ 故选D。 5．如图所示，为提升重物，现选用轻质杠杆，不考虑杠杆支点O点处的摩擦，每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度，下列说法正确的是 A．当重物悬挂在A点，动力作用在C点时，该杠杆一定是省力杠杆 B．当重物悬挂在C点，动力作用在B点时一定比作用在A点时要省力 C．无论重物挂在A点还是B点时，利用该机械所做的有用功都相等 D．如果动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直，则提升重物过程动力大小不变【答案】C 【解析】 【分析】 灵活运用杠杆平衡公式分析即可； 【详解】 AB．不论重物悬挂在A点或C点，也不论动力作用在C点还是B点，判断杠杆是省力还是费力，需要根据杠杆平衡公式，不仅与力的作用点有关，还与力的方向有关，因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力，故AB错误； C．无论重物挂在A点还是B点时，由于物体质量相同，上升高度相同，则根据W Gh 可知，该机械所做的有用功都相等，故C正确； D．动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直时，可得动力臂大小始终不发生变化，但由于物体上升，重物的阻力臂会逐渐减小，则由杠杆平衡公式可知动力会减小，故D错误。 6．悬挂重物G的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置，若力施加在A 点，最小的力为F A，若力施加在B点或C点，最小的力分别为F B、F C、且AB=BO=OC．下列判断正确的是（）（忽略O点的位置变化） A．F A > G B．F B = G C．F C D．F B > F C 【答案】C 【解析】 【详解】 在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力最小；若力施加在A点，当OA为动力 臂时，动力最小为F a ；若力施加在B 点，当OB 为力臂时动力最小，为F b ；若力施加在C 点，当OC 为力臂时，最小的力为F c ，从支点作阻力的力臂为G l ，如图所示： A ．F a 的力臂AO ＞G l ，根据杠杆的平衡条件可知，F a ＜G ，A 错误。 B ．F b 的力臂BO ＞G l ，根据杠杆的平衡条件可知，F b ＜G ，B 错误。 C ．F c 的力臂CO ＞G l ，根据杠杆的平衡条件可知，F c ＜G ，C 正确。 D ．F b 的力臂BO=OC ，根据杠杆的平衡条件可知，F b =F c ，D 错误。 7．要使图中的杠杆平衡，分别用F A 、F B 、F C 的拉力，这三个力的关系应是 A ．F A ＞F B ＞F C B ．F A ＜F B ＜F C C ．F A ＞F C ＞F B D ．F A =F B =F C 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 分别从支点向三条作用线做垂线，作出三个力的力臂，如图； 从图可知，三个方向施力，F B 的力臂L OB 最长，其次是L OC 、L OA ，而阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件1122F L F L 可知，动力臂越长动力越小，所以三个方向施力大小：F A ＞F C ＞F B ． 故选C ． 8．用图示装置探究杠杆平衡条件，保持左侧的钩码个数和位置不变，使右侧弹簧测力计的作用点 A 固定，改变测力计与水平方向的夹角 θ，动力臂l 也随之改变，所作出的“F -θ”图象和“F -l ” 图象中，正确的是 A ． B ． C ． D ． 【答案】C 【解析】 【详解】 A ．动力F 和θ的关系，当F 从沿杆方向（水平向左）→垂直于杆方向（与水平方向成90°）→沿杆方向（水平向右），由图可知，F 对应的动力臂l =OA ×sinθ，动力臂l 先变大后变小，则动力F 先变小后变大，所以A 错误； B ．当θ等于90°时，动力臂最大，动力最小但不为零，所以B 错误； CD ．根据杠杆平衡条件Fl =F 2l 2可得：F =22 F l l ，由于F 2、l 2不变，则F 和l 成反比，故C 正确，D 错误。 9．一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a ）所示，如果将右端弯成如图（b ）所示的情况，铁棒将（ ） A ．顺时针转动 B ．逆时针转动 C ．静止不动 D ．以上三种情况均有 可能 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 图a 中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知 G l G l 右右左左 图b 中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂 l' 减小，而左边的力和力臂不变；因此 右 > G l G l' 右右 左左 所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。 故选B。 10．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着体积为1cm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示。当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法中错误的是（） A．密度秤的零点刻度在Q点 B．密度秤的刻度都在Q点的左侧 C．密度秤的刻度都在Q点的右侧 D．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．合金块没有浸入液体时，液体的密度应为零，所以秤的零刻度应该在Q处；故A正确，不符合题意； BC．若秤砣由Q向右移动，它的力臂变长，则左边合金块拉秤杆的力应增大，但合金块受到的浮力不可能竖直向下，所以零点的右边应该是没有刻度的，其刻度都在Q点的左侧。故B正确，不符合题意，C错误，符合题意； D．秤砣的质量不变，由Q向左移动时，它的力臂变短，则左边合金块拉秤杆的力减小，说明合金块受到的浮力增大，而合金块排开液体的体积不变，说明液体的密度变大，所以刻度应逐渐变大，即秤杆上较大的刻度在较小的刻度的左边；故D正确，不符合题意。 故选C。 11．如图所示，小明利用一根长为L的扁担挑水，他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶，在右端挂上质量为m2的水桶，右手扶着扁担右侧。已知m1> m2，不计扁担自重，下列说法正确的是（） A ．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担左端 B ．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担右端 C ．小明的肩位于扁担中点时，右手需要给扁担施加向上的力 D ．扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．扁担在左端挂了m 1的水桶，右端挂了m 2的水桶，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知，若要扁担平衡右手不使力，人的肩膀应靠近扁担左端，故A 正确，B 错误； C ．小明的肩位于扁担中点时，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知，左端下沉，为了使扁担在水平位置平衡，右手需要给扁担施加向下的 力，故C 错误； D ．根据压强的公式F p S =可知，压力一定时，扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越大，故D 错误。 故选A 。 12．如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A 端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M 悬挂点B 的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M 悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，正确的是（ ） A ．每次倒入空桶的液体质量相同 B ．秤的刻度值分布不均匀 C ．增大M 的质量，秤的量程会减小 D ．悬点O 适当左移，秤的量程会增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．轻质杠杆自身的质量不计，假如每次倒入空桶的液体质量相同，那么液体的重力是相同的，根据杠杆的平衡条件可知M M OA G l G l =液，G 液、OA l 、M G 不变，则M l 不变，物体M 悬挂点 B 的位置是不变的，这样不能知道液体的密度，密度秤不能正常使用，A 错误； B ．每次倒入空桶的液体体积相同，根据杠杆的平衡条件可知M M OA G l G l =液，即 M M OA V gl G l ρ=液液 化简可得M M OA G l V gl ρ= 液液，可知ρ液与M l 成正比，则秤的刻度值分布是均匀的，B 错误； C ．增大M 的质量，根据杠杆的平衡条件M M OA G l G l =液可知，秤的量程会变大，C 错误； D ．悬点O 适当左移，阻力臂是增大的，根据杠杆的平衡条件M M OA G l G l =液可知，秤的量程会变大，D 正确。 故选D 。 13．如图所示，杠杆在水平位置平衡．下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（） A ．两侧钩码同时向外移一格 B ．两侧钩码同时向内移一格 C ．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码 D ．左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 设一个钩码的重力为G ，横梁上一个格的长度为l ，原来杠杆处于平衡状态，则有 2332G l G l ?=? A ．两侧钩码同时向外移一格,左边为 248G l Gl ?= 右边为 89 < Gl Gl 杠杆右端下沉，故A项不符合题意； B．两侧钩码同时向内移一格，左边为 ?= G l Gl 224 右边为 ?= 313 G l Gl < Gl Gl 34 杠杆左端下沉，故B项不符合题意； C．同时加挂一个相同的钩码，左边为 ?= G l Gl 339 右边为 428 ?= G l Gl < 89 Gl Gl 杠杆左端下沉，故C项不符合题意； D．左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为 ?= G l Gl 339 右边为 ?= G l Gl 339 = Gl Gl 99 杠杆平衡，故D项符合题意。 故选D。 14．如图所示，杠杆恰好处于水平平衡状态，若在B处下方再挂一个钩码，若要使杠杆在水平位置再次平衡，下列可行的操作是______。（选填字母） A．减少一个悬挂在A处的钩码B．增加一个悬挂在A处的钩码 C．将悬挂在A处的钩码向左移动一格D．将悬挂A处的钩码向右移动一格 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 假设一个钩码重力为G，杠杆一格为l，杠杆平衡时 ?=?= 32236 G l G l Gl 若在B处下方再挂一个钩码，则右边为 A ．减少一个悬挂在A 处的钩码，则左边为 224G l Gl ?= 左边小于右边，杠杆不能平衡，故A 项不符合题意； B ．增加一个悬挂在A 处的钩码，则左边为 428G l Gl ?= 左边小于右边，杠杆不能平衡，故B 项不符合题意； C ．将悬挂在A 处的钩码向左移动一格，则左边为 339G l Gl ?= 左边等于右边，杠杆能再次平衡，故C 项符合题意； D ．将悬挂A 处的钩码向右移动一格，则左边为 313G l Gl ?= 左边小于右边，杠杆能再次平衡，故D 项不符合题意。 故选C 。 15．如图，用橇棒撬起石块并保持平衡，下列说法正确的是( ) A ．动力对橇棒的转动效果小于阻力对橇棒的转动效果 B ．手在A 点竖直向下施力时，撬棒是个省力杠杆 C ．手在A 点向不同方向施力时，力的大小都相等 D ．手分别在A 、B 两点沿竖直向下方向施力时，在B 点比在A 点费力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A ．因用撬棒撬起石块并保持平衡，根据杠杆的平衡条件，动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂。所以动力对撬棒的转动效果等于于阻力对撬棒的转动效，A 选项错误； B ．手在A 点竖直向下施力时，动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，动力小于阻力，撬棒是个省力杠杆，B 选项正确； C ．手在A 点向不同方向施力时，动力的力臂大小随方向的改变而改变，而阻力和阻力臂大小不变，所以动力的大小不相等，C 选项错误； D ．手分别在A 、B 两点沿竖直向下方向施力时，在A 点的动力臂小于在B 点的动力臂，根据杠杆的平衡条件，手在A 点沿竖直向下方向施力大于在B 点沿竖直向下方向施加的力，即在A 点比在B 点费力，D 选项错误。 故选B。 16．将打足气的篮球和套扎在气针上的未充气的气球，一起悬挂在杠杆右端，左端挂适量钩码使杠杆水平平衡。将气针插入篮球气孔中，篮球中的部分空气充入气球后，杠杆左端下降，如图所示。这个现象说明（） A．大气压的存在 B．钩码重大于篮球与气球总重 C．空气充入气球后，钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积变大 D．空气充入气球后，篮球和气球受到总的空气浮力变大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 开始杠杆平衡，由杠杆平衡条件得 G钩码×L左=F绳拉力×L右 篮球与气球受到竖直向下的重力G、竖直向上的绳子拉力F、空气的浮力F浮作用而静止，处于平衡状态，由平衡条件得 G=F+F浮 则 F=G-F浮 将气针插入篮球的孔中，篮球中的部分空气就充入气球后，篮球与气球受到的浮力F浮变大，而重力G不变，绳子的拉力F变小，因为球对杠杆的拉力F绳拉力等于球受到的拉力F，所以杠杆右端受到的拉力F绳拉力变小，而G钩码、L左、L右不变，因此 G钩码×L左>F绳拉力×L右 杠杆左端下沉。故A、B、C不符合题意，D符合题意。 故选D。 17．如图所示甲乙两杠杆处于水平位置平衡，甲图上有两个体积不同的铁球，乙图上有两个体积相向的铝球和铁球，如果把他们都浸没在水中，则杠杆将发生的变化是 A．仍保持平衡B．甲仍保持平衡，乙失去平衡 C ．都失去平衡 D ．甲失去平衡，乙仍保持平衡 【答案】B 【解析】 【详解】 甲杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得 1212G L G L =铁铁 即 1122gV L gV L ρρ?=?铁铁 所以 1122V L V L ?=? 浸入水中后左端力和力臂的乘积为： ()()11111gV gV L gV L ρρρρ-?=-?铁 水铁水 浸入水中后右端力和力臂的乘积为： ()()22222gV gV L gV L ρ ρρρ-?=-?铁 水铁水 所以浸入水中后，左右两端力和力臂的乘积相等，故杠杆仍然平衡。 乙杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得 12G L G L =铝铁 即 12gV L gV L ρρ?=?铝铁① 浸入水中后左端力和力臂的乘积为： ()111gV gV L gV L gV L ρ ρρρ-?=?-?铝 铝水水② 浸入水中后右端力和力臂的乘积为： ()222gV gV L gV L gV L ρ ρρρ-?=?-?铁 水铁水③ 由于12L L >，结合①可知，左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积，故杠杆失去平衡、右端下沉，故选B 。 【点睛】 本题考查了学生对阿基米德原理、杠杠平衡条件的掌握和运用，利用好力臂大小关系和受到的浮力大小关系是本题的关键。 18．如图所示，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N 的钩码乙，O 为支点，正方体甲的边长为0.1m 。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l 1，电子测力计的示数T 随之改变，T- l 1的关系如图所示。则下列判断正确的是（ ） A ．阻力臂l 2为6cm B ．正方体甲受到的重力为6N C ．当动力臂l 1=2cm 时，左侧细绳对杠杆的拉力为2N D ．当动力臂l 1=4cm 时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的点来解题。 【详解】 A ．根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力 G F F =+支拉 物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力 2F F =拉 电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力 F T =支 即 2F G T =- 根据杠杆的平衡条件 1122F L F L = 得 ()112F L G T L =- 根据图像可知当T 1=2N ，L 1=2cm ()21N 2cm 2N G L ?=-? 根据图像可知当T 1=1N ，L 1=4cm ()21N 4cm 1N G L ?=-? 解得L 2=2cm ，G =2N ，A 、B 选项错误； C ．由图像可知，当L 1=2cm ，此时T 1=2N 213N 2N 1N F G T =-=-= 细绳对杠杆的拉力是1N ，C 选项错误； D ．由图像可知，当L 1=4cm ，此时T 1=1N ，由公式 1N 100Pa 0.1m 0.1m F P S = ==? D 选项正确。 故答案选择D 。 19．小军利用如图所示的装置测量某液体的密度 ρ，他将同种材料制成的甲、乙两物块分别悬挂在轻质硬杆 AB 的两端，把甲浸没在待测液体中，调节乙的位置到 C 处时，硬杆 AB 恰好水平平衡。已知：OC =2OA ，甲、乙的体积比为 13∶2，甲、乙两物块的密度为2.6g/cm 3。不计硬杆 AB 的重力，则下列说法中正确的是（ ） A ．ρ＝0.8×103kg/m 3 B ．ρ＝1.0×103kg/m 3 C ．ρ＝1.8×103kg/m 3 D ．ρ＝2.6×103kg/m 3 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 乙物体对杠杆的作用力为 =F G m g V g ρ==乙乙乙乙物 甲物体对杠杆的作用力为 =F G F V g V g V g V g ρρρρ=-=--甲甲甲甲甲浮物排物 杠杆平衡时 F OA F OC ?=?甲乙 即 V g V g OA V g OC ρρρ-?=?甲甲乙物物（） 又知 2=132OC OA V V =甲乙∶∶， 解得 ρ＝1.8×103kg/m 3 选项A 、B 、D 错误，不符合题意；选项C 正确，符合题意 故选C 。 20．如图所示，直径为50cm 的半球形碗固定在水平面上，碗的端口水平。一根密度分布均匀，长度为60cm 的光滑杆ABC 搁置在半球碗上，碗的厚度不计，平衡时杆受到的重力与杆在B 点受到的弹力大小之比为( ) A ．5 ：3 B ．6 ：5 C ．3 ：2 D ．4 ：3 【答案】A 【解析】 【详解】 以AC 棒为研究对象受力如图所示： 根据几何关系可得： OAB OBA BAD α∠=∠=∠= 设杆在B 点受到的弹力为N ，根据力矩平衡可得： AB AD NL GL = 则： 25230N cos G cos αα???=?? 解得： 53 G N = 故A 项符合题意；BCD 项不符合题意； 21．如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物G A 和G B （G A >G B ）,杠杆水平位置平衡，当两端各再加重力相同的物体后，杠杆 A ．仍能保持平衡 B ．不能平衡，左端下沉 C ．不能平衡，右端下沉 D ．不能确定哪端下沉 【答案】C 【解析】 【详解】 杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为G A和G B,其对应的力臂分别为l A和l B，如图所示： 根据杠杆平衡条件可得：G A l A=G B l B； 已知G A>G B所以l A (G A+G)?l A=G A l A+Gl A 右边力和力臂的乘积： (G B+G)?l B=G B l B+Gl B 由于l A 所以： G A l A+Gl A 即右边力和力臂的乘积较大，所以杠杆不能平衡，向右端下沉。故选C。 22．小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上A、B、C、D的位置如图所示，当A点挂4个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是（） A．B点挂5个钩码 B．C点挂4个钩码 C．D点挂1个钩码 D．D点挂2个钩码 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 设每个钩码重力为F，每个小格长度为L，则O点左侧力与力臂的积为 4F×3L=12FL 杠杆的平衡条件是 A．若B点挂5个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 5F×2L=10FL＜12FL 杠杆不能平衡，故A错误； B．若C点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 4F×4L=16FL＞12FL 杠杆不能平衡，故B错误； C．若D点挂1个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 F×6L=6FL＜12FL 杠杆不能平衡，故C错误； D．若D点挂2个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 2F×6L=12FL=12FL 杠杆能平衡，故D正确。 故选D ;. 动态平衡专题 1、如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N，球对木板的压力1大小为N。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水2平 位置。不计摩擦，在此过程中( ) 始终增大A．始终减小，始终减小，B．始终减小先增大后减小，．C 始终减小 先增大后减小，先减小后增大D．AC，现将之间夹角为30°AB之间，AC与AB2、如图所示，把一个光滑圆球放在两块挡板AC和) ，则( 板固定而使AB板顺时针缓慢转动90° AB板的压力先减小后增大A．球对板的压力逐渐减小．球对ABB 板的压力逐渐增大．球对ACC 板的压力先减小后增大球对ACD． 、如图所示，3用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对 ）和球对墙的压力绳的拉力FF的变化情况是（21 F减小A．F增大，21增大．F减小，FB21和FF都减小C．21和F都增大D．F21 、某欧式建筑物屋顶为半球形，一警卫人员为执行特殊任务，必须冒险在半球形屋顶上向上4 ） 缓慢爬行（如图），他在向上爬过程中（ B屋顶对他的支持力变小．A．屋顶对他的支持力变大 屋顶对他的摩擦力不变C．屋顶对他的摩擦力变大D． ;.. ;. 5、在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色．如 图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G．现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近（C点与A点等高）．则 绳中拉力大小变化的情况是( ) A．先变小后变大B．先变小后不变 C．先变大后不变D．先变大后变小 6、如图所示，用细线悬挂一个均质小球靠在光滑竖直墙上．如把线的长度缩短，则球对线的拉力T、对墙的压力N的变化情况正确的是（） A．T、N都不变B．T减小，N增大 C．T增大，N减小D．T、N都增大 7、如图，在静止的电梯里放一桶水，将一个用弹簧固连在桶底的软木塞浸没在水中，当电梯以 加速度a(a 杠杆动态平衡的几种类型 杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态，分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论。下面就杠杆动态平衡问题归类分析。 一、阻力一定，判断动力的变化情况 1、1l 不变，2l 变化 例1、如图1所示，轻质杠杆可绕O 转动，在A 点始终受一垂直作用 于杠杆的力，在从A 转动A / 位置时，力F 将（ ） A 、变大 B 、变小 C 、先变大，后变小 D 分析：由G l l F 1 2= ，F F 减小。 2、2l 不变，1l 变化 例2、如图2所示，轻质杠杆OA 的B 吊在圆环M 下，此时OA 恰成水平且A 那么当环M 从P 点逐渐滑至Q （ ） A 、保持不变 B 、逐渐增大 C 、逐渐减小 D 、由大变小再变大 分析：当M 点从P 点滑至Q 置，动力臂1l 二是从竖直位置到Q 点，动力臂1l 3、1l 与2l 同时变化，但比值不变 例3、用右图3所示的杠杆提升重物，设作用在直向下，A 、保持不变 B 、逐渐变小 C 、逐渐变大 D 、先变大，后变小 分析：：F 始终竖直向下，与阻力作用线平行，分 别作出F 与G 图3 的力臂1l 和2l ，构建两个相似 三角形（同学们不妨在图中作出），可以看出， OA OB l l =2 1为定值，由杠杆平衡条件， 21Gl Fl =，得G l l F 1 2= ，所以，F 大小不变。 4、1l 与2l 同时变化 例4、如图4所示，一个直杠杆可绕轴O 转动，在直杆的中点挂一重物， 在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 分析：将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中，1l 变小，2l 变大，由 G l l F 1 2= 知，F 一直在增大。 二、动力与阻力不变，动力臂与阻力臂变化 例5、如图5所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止在水平方向上， O 为麦桔杆的中点．这时有两只蚂蚁同时从O 点分别向着麦桔杆的两端匀速爬行，在蚂蚁 爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持乎衡，则（ ） A 、两蚂蚁的质量一定相等 B 、两蚂蚁的爬行速度大小一定相等 C 、两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等 D 、两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等 分析： 蚂蚁爬行的过程中麦桔杆始终保持乎衡，有2211l G l G =，即 t v G t v G 2211=，所以2211v G v G =。故选C 。 三、动力臂与阻力臂不变，动力与阻力改变 例6、如图6所示的轻质杠杆，AO 小于BO ．在A 、B 两端悬挂重物（同种物质）G 1和G 2后杠杆平衡．若将G 1和G 2同时浸没到水中则（ ） A 、杠杆仍保持平衡 B 、杠杆的A 端向下倾斜 C 、 杠杆的B 端向下倾斜 D 、无法判断 分析：在空气中，杠杆平衡，故有OB G OA G 21=； G 1和G 2同时浸没到水中，有 OB g G g OB G OA g G g OA G OB gV G OA gV G 物水物水排水排水）（）ρρρρρρ2 21 12211(+--=---0=，说明杠杆仍然平衡。故选A 。 图 4 图 5 图6 一、杠杆定义 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 二、滑轮定义 滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如右图所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。 根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。 三、三种滑轮特点 三种滑轮特点： 1)定滑轮特点：不省力，但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)。 2)动滑轮特点：省一半力，但不能改变动力方向，要费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆) 3)滑轮组：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物重的几分之一。 [pagebreak] 四、滑轮组 1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。 2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即(条件：不计动滑轮、绳重和摩擦)。 注意：如果不忽略动滑轮的重量则： 3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。(n表示承担物重绳子的段数) 4、绳子端的速度与物体上升的速度关系： 五、动滑轮 ①定义：和重物一起移动的滑轮。(可上下移动，也可左右移动) ②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 ③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 ④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则：F=(1/2)G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G(物)+G(动))/2绳子自由端移动距离S(F)(或V(F)=2倍的重物移动的距离S(G)(或V(G)) 六、定滑轮 ①定义：中间的轴固定不动的滑轮。 ②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆 1．.如图 22所示装置，杠杆 OB 可绕 O 点在竖直平面内转动， OA ∶ AB ＝ 1∶2。当在杠杆 A 点挂 一质量为 300kg 的物体甲时，小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为 F 1，杠杆 B 端受到 竖直向上的拉力为 T 1时，杠杆在水平位置平衡，小明对地面的压力为 N 1；在物体甲下方加挂 质量为 60kg 的物体乙时，小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为 F 2 ，杠杆 B 点受到竖 直向上的拉力为 T 2时，杠杆在水平位置平衡，小明对地面的压力为 N 2。已知 N 1∶ N 2＝ 3∶ 1， 小明受到的重力为 600N ，杠杆 OB 及细绳的质量均忽略不计，滑轮轴间摩擦忽略不计， g 取 10N/kg 。求： （ 1）拉力 T 1； （ 2）动滑轮的重力 G 。 39.解： B A O （ 1）对杠杆进行受力分析如图 1 甲、乙所示： 根据杠杆平衡条件： 甲 G 甲 ×OA ＝ T × 1 OB (G 甲＋ G 乙) ×OA ＝T 2 × OB 又知 OA ∶AB ∶ 2 = 1 所以 OA ∶OB ∶ 3 = 1 图 22 G 甲 m 甲 g 300 kg 10N/kg 3000 N T 1 T 2 A O B A O B G 乙 m 乙 g 60kg 10N/kg 600N G 甲 + G 乙 OA G 甲 1 3000N G 甲 T 1 1000N （1 分） 乙 OB 3 甲 图 1 T 2 OA (G 甲 G 乙 ) 1 3600N 1200N （1 分） F 人 1 F 人 2 OB 3 （ 2）以动滑轮为研究对象，受力分析如图 2 甲、乙所示 因动滑轮处于静止状态，所以： T 动 1＝G ＋2F 1，T 动 2＝ G ＋ 2F 2 又 T 动 1＝T 1，T 动 2＝T 2 所以： G 人 G 人 T 1 G 1000N G 500N 1 （ 1 分） 甲 乙 F 1 2 2 G 图 3 2 F 2 T 2 G 1200 N G 600N 1 G （1 分） 2 2 2 T 动 1 T 动 2 以人为研究对象，受力分析如图 3 甲、乙所示。 人始终处于静止状态，所以有： F 人 1＋ ， ＝ G 人， ， ＝ G 人 N 1 F 人 2＋ N 2 因为 F 人 1＝ F 1， F 人 2 ＝F 2， 1＝ N ， ， N 2＝ 2 ， 1 且 G 人 ＝600N N N G G 所以： 1 2F 2 2F 甲 乙 图 2 高中物理物体的动态平衡问题解题技巧题型概述： 物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态，但受力不断发生变化的问题。物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题，但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题。 思维模板： 常用的思维方法有两种。(1)解析法：解决此类问题可以根据平衡条件列出方程，由所列方程分析受力变化;(2)图解法：根据平衡条件画出力的合成或分解图，根据图像分析力的变化。 分时间 以课标卷高考为例，高考物理一共8个选择题，按照高考选择题总时间在35-45分钟的安排，物理选择题时间安排在15-25分钟为宜，大约占所有选择题的一半时间(由于生物选择题和化学选择题的计算量不大，很多题目可以直接进行判断，所以物理选择题所占的时间比例应稍大些).在物理的8个选择题中，时间也不能平均分配，一般情况下，选择题的难度会逐渐增加，物理选择题也不会例外，难度大的题目大约需要3分钟甚至更长一点的时间，而难度较小的选择题一般1分钟就能够解决了，8个选择题中，按照2:5:1的关系，一般有2个简单题目，5个中档题目和1个难度较大的题目(开始时难题较小) 析本质 选择题一般考查的是考生对基本知识和基本规律的理解及应用这些知识进行一些定性推理，很少有较复杂的计算.解题时一定要注意一些关键词，例如“不正确的”“可能”与“一定”的区别，要讨论多种可能性.不要挑题做，应按题号顺序做，而且开始应适当慢一点，这样刚上场的紧张心情会逐渐平静下来，做题思维会逐渐活跃，不知不觉中能全身心进入状态.一般地讲，如遇熟题，题图似曾相识，应陈题新解；如遇陌生题，题图陌生、物理情景陌生，应新题常规解，如较长时间分析仍无思路，则应暂时跳过去，先做下边的试题，待全部能做的题目做好后，再来慢慢解决(此时解题的心情已经会相对放松，状态更易发挥).确实做不出来时，千万不要放弃猜答案的机会，先用排除法排除能确认的干扰项，如果能排除两个，其余两项肯定有一个是正确答案，再随意选其中一项，即使一个干扰项也不能排除仍不要放弃，四个选项中随便选一个.尤其要注意的是，选择题做完后一定要立即涂卡. 巧应对 高考物理选择题是所有学科中选择题难度最大的，主要难点有以下几种情况：一是物理本身在各个学科中就属于比较难的学科；二是物理选择题是不定项选择，题目答案个数不确定，造成在选择的时候瞻前顾后，不得要领；三是大部分选择题综合性很高，涉及的知识点比计算题和填空题还要多，稍有不慎，就会顾此失彼；四是有些选择题本身就是小型的计算题，计算量并不比简单的计算题小. 中考复习之杠杆动态变化问题 杠杆在我们生活中随处可见，广泛应用于各种机器、机械，在生活中应用也很广泛，比如吃饭用的筷子，钓鱼的鱼竿，修剪指甲的指甲刀，我们的胳膊，就连我们从地上抬起箱子的一端也能把箱子抽象的看成是杠杆。 初中物理关于杠杆知识的教学中，杠杆的动态变化问题是学生最难理解、教师最难讲解的问题，为了帮助同学们轻松理解杠杆变化问题，掌握其解题方法，我就初中物理杠杆变化的最常见问题，分两类分别介绍它们的变化情况和解题方法。 第一类是支点在杠杆中间，由力矩的变化量研究杠杆失去平衡发生倾斜的问题。这有两种分析方法： 1.赋值法。对于有些问题，若能根据其具体情况，合理地、巧妙地对某些元素赋值，特别是赋予确定的特殊值，往往能使问题获得简捷有效的解决，这就是赋值法。 例1如图所示，杠杆处于水平平衡状态，杠杆上每小格之间的距离相等，每个钩码的质量相等，若在两边钩码下方各加挂一只相同的钩码，释放后观察到的现象将是什么？ 分析：我们给每一个钩码赋1N的重力，杠杆上每一小格赋一个单位长度，原来水平平衡时支点左边的力矩为2×3=6，右边力矩为3×2=6，两边力矩相等。若在两边钩码下方各加挂一只相同的钩码，支点左边力矩就变成了3×3=9，右边力矩变成了4×2=8，支点两边力矩不相等，左边力矩大于右边力矩，杠杆左端下沉。方法简单，易于理解。 2.分析力矩的变化量，这里面又有两种情况 （1）支点两边力矩的变化量都是增量的。 例2 如图2所示，杠杆处于水平平衡状态，每个钩码的质量相等，若在两边钩 码下方各加挂一只相同的钩码，杠杆的那端下沉？ 分析：由于杠杆上没有画小格，不好用赋值法，我们可以研究杠杆力矩的变化量。杠杆原来是水平平衡的，原来的两个力矩就是相等的，M1=M2即G1L1=G2L2，由杠杆平衡条件可知，当G1＜G2时，L1＞L2。现在在两边钩码下各加挂同重的一个钩码后，如图3所示，杠杆是否还能水平平衡，这就要看现在杠杆两边的两个力矩是否相等。现在杠杆两边的力矩是在原来力矩相等的基础上又分别增加了力矩△M1和△M2，支点左边的力矩为M1+△M1，支点右边的力矩为M2+△M2，所以我们关键就是要研究新增加的两个力矩△M1和△M2的大小关系。设两边加挂的钩码重量都为G，△M1=GL1，△M2= GL2，由L1＞L2可知△M1＞△M2，所以杠杆将会失去平衡，左边下沉。是力矩增加量大的那边下沉。 例3 如图4所示，杠杆处于水平平衡状态，每个钩码的质量相等，若使杠杆两边钩码向远离杠杆支点的方向移动相同的距离，杠杆还能水平平衡吗，若不平衡，杠杆的那端下沉？ 分析：杠杆原来是水平平衡的，原来支点两边的两个力矩就是相等的，M1=M2即G1L1=G2L2，由杠杆平衡条件可知，当L1＞L2时，G1＜G2。现在将杠杆两边钩码向远离杠杆支点的方向移动相同的距离后，如图5所示，杠杆是否还能水平平衡，仍然要看现在杠杆两边的两个力矩是否相等。现在杠杆两边的力矩是在原来力矩相等的基础上分别增加了力矩变化量△M1和△M2，支点左边的力矩为M1+△M1，支点右边的力矩为M2+△M2，所以我们关键还是要研究新增加的两个力矩△M1和△M2的大小关系。设钩码向远离杠杆支点的方向移动的距离都为L， 1.为了使杠杆保持静止，可以在A点拖加一个力F，力的方向不同，需要力的大小也不同，请在下图中画出力F最小时的示意图． 2．两个小孩坐在跷跷板上，当跷跷板处于平衡时 A．两个小孩的重力一定相等B．两个小孩到支点的距离一定相等 C．轻的小孩离支点近一些D．重的小孩离支点近一些 3.如图所示，一根杠杆可绕O点转动，B处挂着一重物G，如果在A点施加 一个如图所示的动力F使杠杆在水平方向上平衡，则该杠杆为 A．费力杠杆B．省力杠杆 C．等臂杠杆D．以上三种情况都有可能 4.同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则 A.F甲＜F乙＜F丙 B.F甲＞F乙＞F丙 C.F甲＞F乙＝F丙 D.F甲＝F乙＞F丙 5．如图所示，定滑轮重2N，动滑轮重1N。物体A在拉力F的作用下，1s 内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m。如果不计绳重和摩擦， 则以下计算结果正确的是 A．绳子自由端移动速度为0.6m/s B．滑轮组的机械效率为80% C．拉力F的功率为1.8W D．拉力F的大小为5N 6.如图所示，分别用甲、乙两套装置将同一物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为 F 甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。则下列关系正确的是(不 计绳重与摩擦．且动滑轮重小于物重) （） A.F甲>F乙η甲>η乙 B. F甲 专题2.3 动态平衡问题 一．选择题 1．（2018江西南昌三模）如图所示，倾斜的木板上有一静止的物块，水平向右的恒力F 作用在该物块上，在保证物块不相对于木板滑动的情况下，现以过木板下端点O 的水平轴为转轴，使木板在竖直面内顺时针缓慢旋转一个小角度。在此过程中下面说法正确的是 A ．物块所受支持力一定变大 B ．物块所受支持力和摩擦力的合力一定不变 C ．物块所受摩擦力可能变小 D ．物块所受摩擦力一定变大 【参考答案】BC 【命题意图】本题考查受力分析、平衡条件及其相关的知识点。 2.（2018全国联考）如图所示，在竖直的墙面上用铰链固定一可绕O 点自由转动的轻杆，一定长度的轻绳系在轻杆的A 、C 两点，动滑轮跨过轻绳悬吊一定质量的物块。开始时轻杆位于水平方向，轻绳对A 、C 两点的拉力大小分别用1F 、2F 表示。则下列说法正确的是 A ．当轻杆处于水平方向时1F 2F B ．若将轻杆沿顺时针方向转过一个小角度，则1F 增大、2F 增大 C ．若将轻杆沿逆时针方向转过一个小角度，则1F 增大、2F 增大 D ．无论将轻杆怎样转动，则1F 、2F 均减小 【参考答案】D 3．（宁夏银川一中2018届高三第四次模拟考试理综物理试卷）如图所示，木板P 下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O 点，物体A 、B 叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B 的上表面水平。现使木板p 绕O 点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A 、B 仍保持静止，与原位置的情况相比 A. B 对A 的作用力不变 B. A 对B 的压力增大 C. 木板对B 的支持力增大 D. 木板对B 的摩擦力不变 【参考答案】 A 【名师解析】当将P 绕O 点缓慢旋转到虚线所示位置，B 的上表面不再水平，A 受力情况如图1， 中考杠杆及杠杆动态平衡问题复习 杠杆基础问题 一、杠杆力臂的作法 方法点拨：一找点，二画线（必要时反向延长或正向延长力的作用线），三作垂线段（力臂用虚线或实线表示），四标符号（标上直角符号和大括号，并标上力臂的字母）。 杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点都必须在杠杆上，力臂和力的作用线必须垂直例：如图所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。 二、最大动力臂和最小动力的作法 方法点拨：一、找到杠杆的支点。二、如果未规定动力作用点，则刚赶上离支点最远的点为动力作用点。三、做出动力，动力方向与动力作用点和支点的连线垂直。 例1 ： 为使杠杆OA 保持静止，画出在A 点所加最小力 F1的示意图和阻力F2的力臂l2． 例2： 受到图钉阻力F2的力臂；并画出作用在螺丝刀柄上A点的最 小动力F1的示意图． 例3：如图3所示，一重力可忽略不计的杠杆，支点为O，A 端挂一重物G，若要杠杆在图示位置平衡，要在C点加最小 的力，这个力的方向怎样？ 拓展训练：1、如图所示，曲杆AOBC自重不计，O为支点，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm，要使曲杆在图示位置平衡，请作出最小的力F的示意图及其力臂L。 2、如图所示，唐师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶．请你在图中画出这个力的示意图． 3、如图所示，一只圆柱形油桶，高80cm，底部直径为60cm，盛满油以后总重为3000N，要想使底部D稍稍离开地面，在B点要加的最小力为多大？同时请作出最小的力F的示意图及其力臂L。 4.如图所示，用撬棒撬起大石头，向上、向下用力都可以， 哪一种方式更省力？请你具体说明原因。 。 三、根据力臂画力的作法 方法点拨：作力臂的垂线，并延长至杠杆，作用线与杠杆的交点即为力的作用点。力的方向要根据杠杆平衡状态来判断。 例1：如图所示，轻质杠杆可绕O转动，杠杆上吊一重物G，在力F作用下杠杆静止在水平位置，l为F的力臂，请在图中作出力F的示意图及重物G所受重力的示意图。 例2：如图6所示，杠杆在力、作用下处于平衡状态，为的力臂。请在图中作出力。 四、情境设置题作图 例1：画出作用在压水泵摇柄上力的力臂。 例2：杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥（图 3）就是一个杠杆，它的支点是C点，画出绳对吊桥的拉力及拉力的力臂。 例3：如图所示，使用羊角锤拔钉子，动力作用在锤柄上A点。请作 出拔钉子时所用最小动力的示意图。（注意：请在图上保留为确保作图 准确所画的辅助线） 初二物理杠杆练习题 (答案) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 初二物理《杠杆》测试题 一选择题 1.观察所示的指甲刀的结构图，其中分析正确的是（ C ） A．一个杠杆，且是省力杠杆 B．两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆C．三个杠杆，一个省力杠杆，两个费力杠杆 D．三个杠杆，一个费力杠杆，两个省力杠杆 2 如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（D） 3.简单机械在日常生活中应用十分广泛，下列图中属于费力杠杆的是（C ） 4.所示的简单机械，在使用中属于费力杠杆的是（C） 5.下列工具：①钢丝钳②钓鱼杆③筷子④镊子⑤开酒瓶用的起子， 其中属于费力杠杆的是（B ） A．①②③ B．②③④ C．①③⑤ D．②③⑤ 6.如图所示是安置在公路收费站栏杆的 示意图，当在A处施加一个力时，可将 栏杆逆时针拉起来，它是一根（B） A．省力杠杆； B．费力杠杆； C．等臂杠杆； D．无法确定。 7.所示的用具中，属于费力杠杆的是（A ） 2 3 8.如图所示，一根杠杆可绕O 点转动，B 处挂着一 重物G ，如果在A 点施加一个如图所示的动力F 使杠杆在水平方向上平衡，则该杠杆为（ B ） A ．费力杠杆 B ．省力杠杆 C ．等臂杠杆 D ．以上三种情况都有可能 9.图5是各式各样剪刀的示意图，它们都是一对的杠杆。现要用它们来剪开较硬的物体，其中选用最合适的剪刀是（ B ） 10.如图所示，是生活中的几种工具，其中属于省力杠杆的是 （ B ） 11.下列属于省力杠杆的是 ( B ) 二、填空题 12.杠杆的平衡条件是 2211L F L F ，如右图所示杠杆处平衡状态，则L 1=2 1 L 2如(每个钩码的重 力相等)． 13.图中是一种健身器械，AOB 可视为一个杠杆，O 是它的支点。（1）小明用力向下拉杠杆 1、一次龙卷风发生时，屋外气压急剧降到90kPa，当时门窗紧闭，可以认为室内气压是标准大气压，粗略取作100 kPa，若室内屋顶的面积为100m2，这时屋顶受到的内外压力的差可达_______N，方向_________，屋顶受到的浮力为________。 2、如图所示，把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙杯中，甲杯（沉底）中溢出液体的质量是40g，乙杯（漂浮）中溢出的液体质量是50g，则：小球的质量是________g，甲、乙两杯中液体的密度之比ρ甲∶ρ乙_____4∶5(选填“>”或“=”或“<”)。 3、有一木块放在水中，当上面放有质量为0.5kg的重物时，木块恰好全部浸入水中，若拿去重物，木块有1/3的体积露出水面。则木块的体积为，密度为。 4、将一个体积为2m3，密度为0.5×103kg/m3的物体投入水中，当物体在水中静止时，它受到的浮力为________N，若将此物体投入密度为0.4×103kg/m3的液体中，物体静止时受到的浮力为________N。 5、体积为10m3的气球，自重为60牛。（1）求气球在空气中受到的浮力，（2）气球最多能载多重的物体？（空气的密度为1.29千克/米3） , 6、如图所示。质量为400g，底面积为50cm2的溢水杯，置于水平桌面上， 倒入某种液体至溢口，液面高为10cm，此时液体对容器底部的压强为 1.176×103Pa。问：若将长16cm，密度为0.9×103kg/m3的圆柱形物体竖直放入 该液体中(不倾倒)，试判断该物体静止时与容器底部是否接触。(是) - 7、图13是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B 的示意图。杠杆CD 可绕支点O 在竖直平面内转动，OC ：OD =1：2，物体A 为配重，其质量为200g 。烧杯的底面积为75cm 2，物体B 的质量是320g ，体积是50cm 3。当物体B 浸没在水中时，水对杯底的压强为p 1。当用力拉A ，将物体B 从容器底提出水面一部分以后，杠杆恰好在水平位置平衡，此时，竖直向下拉A 的力为F ，杯中水对容器底的压强为p 2。若p 1与p 2之差为40Pa 。则拉力F 是___________N （杠杆的质量、悬挂物体A 和物体B 的细绳的质量均忽略不计）。 - 8.如图7所示是锅炉的保险阀门。当阀门C 受到的水蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会自动打开。如果OB=2m ，OA=0.5m ，阀门的底面积S=1cm 2，锅炉内气体的安全压强值P=6×105Pa ，则B 处所挂的G 重为_______N 。（忽略杆OB 重和阀门C 的重力，不计大气压强对阀门C 上表面的作用） 图13 O C D < B 图7 动态平衡问题 苗贺铭 动态平衡问题是高中物理平衡问题中的一个难点，学生不掌握问题的根本和规律，就不能解决该类问题，一些教学资料中对动态平衡问题归纳还不够全面。因此，本文对动态平衡问题的常见解法梳理如下。 所谓的动态平衡，就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题，物体在任意时刻都处于平衡状态，动态平衡问题中往往是三力平衡。即三个力能围成一个闭合的矢量三角形。 一、图解法 方法：对研究对象受力分析，将三个力的示意图首尾相连构成闭合三角形。然后将方向不变的力的矢量延长，根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时，这个闭合三角形总是存在，只不过形状发生改变而已，比较这些不同形状的矢量三角形的边长，各力的大小及变化就一目了然了。 例题1如图所示,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为F N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始 缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过切程中( ) A.F N1始终减小 B. F N2始终减小 C. F N1先增大后减小 D. F N2先减小后增大 解析：以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、 墙面的支持力和木板的支持力，如图所示：由矢量三 角形可知：始终减小，始终减小。 归纳：三角形图象法则适用于物体所受的三个力中，有一力的大小、方向均不变（通常为重力，也可能是其它力），另一个力的方向不变，大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题。 二、解析法 方法：物体处于动态平衡状态时，对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，得到自变量与应变量的函数关系，由自变量的关系确定应变量的关系。 例题2.1倾斜长木板一端固定在水平轴O上，另一端缓慢放低，放在长木板上的物块m 一直保持相对木板静止状态，如图所示．在这一过程中，物块m受到长木板支持力F N和摩擦力F f的大小变化情况是（） A. F N变 大，F f变大 B. F N变小，F f变小 C. F N变大，F f变小 D. F N变小，F f变大 解析：设木板倾角为θ 根据平衡条件：F N=mgcosθ F f=mgsinθ 可见θ减小，则F N变大，F f变小； 杠杆与滑轮 知识点总结： 1、 杠杆五要素： ①支点：杠杆绕着转动的点 ②动力：使杠杆转动的力 ③阻力：阻碍杠杆转动的力 ④动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离 2、 杠杆平衡条件(杠杆平衡原理)： 动力×动力臂=阻力×阻力臂， F1· L1=F2·L2。F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂 3、 定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（实质是等臂杠杆） 特点：不能省力，但能改变力方向 动滑轮：工作时，轴随着一起移动的滑轮叫动滑轮。（实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆） 特点：可以省力，但不改变力的方向 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起 例2.解： 例3 C 例4 功与功率 1、功的定义：力与物体在力的方向上通过的距离，公式：w=f*l ，单位J 2、功率：单位时间内所做的功，公式：P=w/t ，单位：瓦特，符号w 3、功：①有用功：有目的而做的功 ②无用功：并非我们的目的但是不得不做的功 4、机械效率：有用功与总功的比值 例1 如图所示，物体A 的重力是500N ，物体A 所受地面的摩擦力是重力的倍，拉力F 的大小为40N ，求此装置的机械效率及滑轮的重。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦） 解：物体A 所受地面摩擦力 f = = 100N,当物体移动距离为S 时，绳子的自由端移动距离为___ )(3 1滑G f F += 得：G 滑=3F - f=20N 例2 图甲是建筑工地上常见的塔式起重机示意图。这种起重机主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送。某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直起吊物料的。已知起吊重为3×104N 的物料时，电动机的输出 功率为60kW ，物料匀速上升的速度为s 。试求： ①电动机作用在滑轮组上的水平拉力F ； ②这次起吊时滑轮组的机械效率。 例2 例5 例7 例8 3S F S ??=ｆη%3.83403100=?=N N 沪科版八年级物理-杠杆的平衡条件-练习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 杠杆练习题 判断杠杆的种类 根据杠杆平衡条件： (1) 若L1 >L2则F1 < F2杠杆是省力杠杆；（省力但费距离） （2）若L1 < L2则F1 > F2杠杆是费力杠杆；（费力但省距离） （3）若L1 =L2则F1 =F2杠杆是等臂杠杆。（既不省力，也不费力；既不省距离，也不费距离。） 即通过比较动力臂和阻力臂的大小，就可以判断杠杆的类型。 1.如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（） 2.如图所示的用具中，属于费力杠杆的是（） 3.小华用钓鱼竿钓起重为15N的鱼，如图所示，OA=0.4m，OB=2m。下列说法正确的是（） A．用钓鱼竿钓鱼费距离 B．钓鱼竿是个省力杠杆 C．手对鱼杆的拉力F1的大小为75N D．手对鱼杆的拉力F1的大小为3N 3题图 4. 如图8-3所示，用始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，阻力G的力臂，动力F。(填“变大”或“变小”“不变”) 图8-3 5. 如图8-4所示，一根重木棒在水平动力（拉力）Ｆ的作用下以 Ｏ点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动 力臂为l，动力与动力臂的乘积为Ｍ，则（） A．Ｆ增大，ｌ增大，Ｍ增大 B．Ｆ增大，ｌ减小，Ｍ减小 C．Ｆ增大，ｌ减小，Ｍ增大 D．Ｆ减小，ｌ增大，Ｍ增大 6. 如图所示是一种健身器械，AOB可视为一个杠杆，O是它的支点。 （1）小明用力向下拉杠杆时，重物被抬起，此时AOB是一个______（选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）他想更容易抬起重物，应该将手______（选填“靠近”或“远离”）O 点，这是因为增大了。 7. 如图所示为开瓶时使用的开瓶器(图a)，可以简化成不计重力的省力杠杆(图b)，O为支点。若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AO=6cm，BO=1cm，F1=25N，则F2= N。 6题图 7题图 8.如图所示，一名同学在做俯卧撑，如果把人的躯干看作一个杠杆，这是一个________（填“省力”或“费力”）杠杆，该杠杆的支点是________（填图中字母）。 8题图 9题图 9.如图所示，杆秤秤砣的质量为0.1千克，杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m、0.2m，则被测物的质量为_________千克。若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值_________被测物的真实质量值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 10.如图所示，在轻质杠杆OA的A端挂一边长为10cm的正方形石块，在OA的中点施加一竖直向上的力F，当力F=40N时，杠杆在水平位置平衡，则石块重 N。其密度为________kg/m3，将石块浸没于盛水的烧杯中，若杠杆仍在水平方向再次平衡，则F=________N。（g =10N／kg） 图8-4 1、图13是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B 的示意图。杠杆CD 可绕支点O 在竖直平面内转动，OC ：OD =1：2， 物体A 为配重，其质量为200g 。烧杯的底面积为75cm 2，物体B 的质量是320g ，体积是50cm 3。当物体B 浸没在水中 时，水对杯底的压强为p 1。当用力拉A ，将物体B 从容器底提出水面一部分以后，杠杆恰好在水平位置平衡，此时，竖直向下拉A 的力为F ，杯中水对容器底的压强为p 2。若p 1与p 2之差为40Pa 。则拉力F 是___________N （杠杆的质量、悬挂物体A 和物体B 的细绳的质量均忽略不计）。 2.如图7所示是锅炉的保险阀门。当阀门C 受到的水蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会自动打开。如果OB=2m ， OA=0.5m ，阀门的底面积S=1cm 2，锅炉内气体的安全压强值P=6×105Pa ，则B 处所挂的G 重为_______N 。（忽略杆OB 重和阀门C 的重力，不计大气压强对阀门C 上表面的作用） 3、图23所示，挂在杠杆B 端的铸铁球体积是400cm 3，BO ＝10cm ，OA ＝40cm ，在杠杆A 端挂一重为5N 的C 物体，当 铸铁球体积的1/4浸入水中，杠杆AB 恰好在水平位置平衡。 求：（1）此时铸铁球作用在杠杆B 端竖直向下的力多大？ （2）铸铁球此时受到的浮力多大？ （3）计算说明铸铁球是实心的还是空心的。若是空心的，其空心的体积多大？ （ρ铸铁＝7.0×103kg/m 3，g ＝10N/kg ）（共5分） 4、轻质硬杆AB 长25cm 。用长短不同的线把边长为10cm 的立方体甲和体积是1dm 3的球乙分别拴在杆的两端。在距A 点10cm 处的O 点支起AB 时，甲静止在桌面上，乙悬空，杆AB 处于水平平衡。将乙浸没在水中后，杆AB 仍平 衡，如图6所示。下列说法中正确的是（取g ＝10N/kg ） A ．杆A 端受力增加了15N B ．杆A 端受力减小了10N C ．甲对水平桌面的压强增加了1500Pa D ．甲对水平桌面的压强减小了1500Pa 5．如图9所示，质量不计的一块长木板AB 可绕O 点无摩擦转动，且OA ＝1m ，OB ＝3m 。在A 端挂一个配重P ，体重 为400N 的小涛站在B 点时，P 对地面的压力为300N ，当小涛走到距O 点________m 处时，P 对地面的压力刚好 为860N 。 图13 O C D A B 图7 C O A B 图23 动态平衡问题 教学目标：学会解决各类平衡问题 教学重点：动态平衡问题 教学难点： 解决平衡问题常用方法 1、合成与分解法 合成法：讲三个力中的任意两个力合成为一个力，则其合力与第三个力平衡，把三力平衡问题转化为二力平衡问题。 分解法：当物体受到三个共点力的作用处于平衡状态时，利用平行四边形对任意一个力沿另外两个力的作用线方向分解，则这两个分力分别与另外两个力等大反向。 三角函数：sin 斜边对边正弦= cos 斜边邻边余弦= tan 邻边 对边 正切= 正弦定理： C c B b A a sin sin sin = = 余弦定理：θcos 2222ab b a c -+= 2、矢量三角形法 物体在三个力作用下处于平衡状态时，这三个力必可构成一封闭三角形。通过受力分析，画出物体受力示意图，将力平移后组成三角形。然后直接利用上述的数学知识解三角形。 3、正交分解法 通常在解决多力平衡问题时非常方便。一般应遵循的原则为：不在坐标轴上的力越少越好，各力与坐标轴之间的夹角是特殊角为好。常见角度30 45 60 90 37 53 4、整体法和隔离法 整体法：当只研究系统而不涉及系统内部的相互作用时一般可采用整体法。 隔离法：一般在研究系统内物体间相互作用时采用隔离法。 ★动态平衡问题运用图解法 图解法通常使用在三力作用下或可等效为三力作用下的动态平衡问题。 （1）三个力的方向都不变 (2)三个力中有一个力恒定，有一个力方向恒定 如图，在此情况下可作出力的矢量三角形，确定三角形中不变的边与方位不变的边，由线段长度及另一边的方位变化来确定力的大小、方向变化情况。 一 物体受三个力作用 例1. 如图1所示，一个重力G 的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使板与斜面的夹角β缓慢增大，问：在此过程中，挡板和斜面对球的压力大小如何变化？ 例2．一轻杆BO ，其O 端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO 上，B 端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A 处的光滑小滑轮，用力F 拉住，如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO 与杆A O 间的夹角θ逐渐减少，则在此过程中，拉力F 及杆BO 所受压力F N 的大小变化情况是( ) A ．F N 先减小，后增大 B .F N 始终不变 C ．F 先减小，后增大 D.F 始终不变 正确答案为选项B 跟踪练习： 如图2-3所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮， 轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的 A 点，另一端绕过定滑轮，后用力拉住，使小球静止．现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A 到半球的顶点 B 的过程中，半球对小球的支持力 N 和绳对小球的拉力T 的大小变化情况是( )。 (A)N 变大，T 变小， (B)N 变小，T 变大 (C)N 变小，T 先变小后变大 (D)N 不变，T 变小 例3．如图3-1所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G =40N ，绳长L =2.5m ，OA =1.5m ，求绳中张力的大小，并讨论： （1）当B 点位置固定，A 端缓慢左移时，绳中张力如何变化？ （2）当A 点位置固定，B 端缓慢下移时，绳中张力又如何变化？ 图2-1 图 2-2 图2-3 图1-1 图1-2 F 1 G F 2 图1-3 ′ 杠杆动态变化 1．（2005?海淀区）古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以O 为支点的杠杆，如图所示．一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置，若用L 表示绳对桥板的拉力F 的力臂，则关于此过程中L 的变化以及乘积FL 的变化情况，下列说法正确的是（ ） 2．如图所示，均匀相同的砖，平放在水平地面上，用竖直向上的力F 1和F 2分别作用于ab 和a′d′的中点，使它们微微抬起（砖不滑动），则（ ） A ．F 1=F 2 B ．F 1＜F 2 C ．F 1＞F 2 D ．不能确定 3．如图所示，轻质杠杆可绕O 转动，在A 点始终受一垂直作用于杠杆的力，在从A 缓慢转动A’位置时，力F 将（ ） A ．变大 B ．变小 C ．先变大，后变小 D ．先变小，后变大 4．如图所示，我们在拖动行李箱时一般先拉出行李箱上方的拉杆，这样做的目的是为了（ ） A ．减小阻力臂，省力 B ．增大阻力臂，省力 C ．减小动力臂，省力 D ．增大动力臂，省力 5．如图所示，为某校三年部某班后面的巨幅硬纸板宣传画，向墙上加固时，一同学先在图中D 点按一图钉，为使宣传画在按上第二个图钉时即可不向前翻倒且图钉受力最小，则他第二个图钉应先钉在（ ） A ．A 点 B ．B 点 C ．C 点 D ．四个点都一样 6．在轻质的杠杆两端AB 各挂有体积相同的铜块和铝块（ρ铜＞ρ铝）．支点O 在如图所示的位置时，杠杆在水平位置保持平衡，在下列情况下杠杆仍能在水平位置保持平衡的是（ ） A ．在铜块和铝块上各加一块质量相等的物体 B ．将铜块和铝块各切去体积相同的一小部分 C ．将铜块和铝块同时向支点移动一段相同的距离 D ．将铜块和铝块同时浸没在水中 7．如图所示，轻质杠杆一端因始终水平方向力F 作用而被逐步抬起，在此过程中F 的大小及力臂变化是（ ） A ．L 始终在增加，FL 始终在增加 B ．L 始终在增加，FL 始终在减小 C ．L 先增加后减小，FL 始终在减小 D ．L 先减小后增加，FL 先减小后增加 专题复习 杠杆与简单机械 一、杠杆：定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒。 1、 五要素——组成杠杆示意图 ①支点②动力③阻力④动力臂，从支点到动力作用线的距离； ⑤阻力臂，从支点到阻力作用线的距离； 2、画力臂方法：⑴ 找支点O ；⑵ 画动力和阻力（实线），如果需要延长力的作用线（虚线）； ⑶ 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷ 标力臂（大括号）。 3、研究杠杆的平衡条件：杠杆静止或匀速转动；动力×动力臂＝阻力×阻力臂；F1l1=F2l2 4、杠杆应用 实验注意事项：实验前，应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。（杠杆平衡时动力最小问题） 1、某同学在做单臂俯卧撑运动，如图所示。他的重心在A 点，所受重力为520N ， 他将身体撑起处于平衡状态时，地面对手的支持力为 N 。 2、要使杠杆处于平衡状态，在A 点分别作用的四个力中，最小的是（ ） A ．F 1 B ．F 2 C ．F 3 D ．F 4 2题图 3题图 3、如图所示是一弯曲的杠杆，O 是支点，OB=CA=4 cm ，OC=3 cm 。在B 点挂一重物G=10 N ，在A 点加一力，要使杠杆平衡，力F 最小值为多大？ = 12、利用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，O 为支点，F 1是手对鱼竿的作用力，请 画出： O 13、怎样调节平衡螺母使杠杆平衡？ 1．作用在杠杆上的动力为50N ，阻力为600N ，杠杆恰好平衡，则杠杆的动力臂 和阻力臂之比为 。（题型四） 2．如图12-24所示，杠杆每小格的长度相等，质量不计，以 Ｏ为支点．杠杆的左端挂有物体Ｍ，支点右边的Ａ处挂钩 码，杠杆平衡．若将支点移到B 点，要使杠杆重新平衡， 在A 点应挂 个相同的钩码。 （题型三） 3．如图12-25所示，ＡＢ为一根质量不计的细棒，用绳在 Ｏ处吊起，当Ａ、Ｂ两端分别挂两个重物甲、乙时恰 好平衡．若ＯＡ=0.8m ，ＯＢ=0.4m ，甲的质量为１０ kg ，则乙的质量为 kg ．（题型四） 4．下列工具中，属于省力杠杆的是 ( ) （题型四） A ．夹邮票用的镊子 B ．理发师修剪头发用的剪刀 C ．剪铁丝用的钢丝钳 D ．钓鱼用的鱼竿 5．如图12-26所示的杠杆中，动力的力臂用L 表示，图中所画力臂正确的是（ ） （题型一） 6．在图12-27中画出力F 1和Ｆ2 的力臂．（题型一） 7.如图12-28,工人师傅用吊车搬运集装箱.集装箱重G =2×104N,支撑杆对吊车臂的支持力 为F .在图中画出集装箱所受重力的示意图和支持力F 对转动 点O 的力臂. （题型一） 8．工人剪铁皮时，有时用两根铁管套在剪刀柄上（如图 12-29），这是什么道理？ （题型四） 9 ．在研究“杠杆的平衡条件”实验中，有一组同学猜想杠图12-24 图 12-25 图 12-26 图12-27 图12-28 图12-29高中物理动态平衡问题
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