中考物理分类解读与强化训练专题六动态杠杆分析（含解析）新人教版.doc

专题六动态杠杆分析
杠杆问题是我们生活实践中常见问题,广泛应用于各种机器、机械,在生活中应用也很广泛。初中物理关于杠杆的动态变化问题是学生学****的难点,也是中考试题中的难点和重点并在中考中占有一定比例。
动态杠杆分析主要涉及以下三个方面:最小力问题、力与力臂变化问题、再平衡问题。
动态杠杆分析离不开杠杆的平衡条件:,即动力×动力臂=阻力×阻力臂。
提升重物时,公式为:,动力为:。
一、最小力问题
此类问题中“阻力×阻力臂”为一定值,要使动力最小,根据杠杆平衡条件,必须使动力臂最大。要使动力臂最大需要做到:在杠杆上找一点(动力作用点),使这点到支点的距离最远;动力方向应该是过该点且与该连线垂直的方向,如图(1)所示,最小力应该是F3。
图(1)
二、力与力臂的变化问题
此问题是在力与力臂变化时,如何利用杠杆平衡条件和控制变量法,分析变量之间的关系。如图(2)所示,在探究杠杆平衡条件实验时,当拉紧的弹簧测力计向左转动时,拉力的变化情况是会逐渐减小。
三、再平衡问题
杠杆再平衡的问题,实际上就是判断杠杆在发生变化前后,力和力臂的乘积是否相等,乘积大的一端下降,乘积小的一端上升。
图(2)
图(3)
如图(3)所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,杠杆将失去平衡,右端下沉。
一、杠杆
:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒,这根硬棒就叫杠杆。
(1)“硬棒”泛指有一定长度的,在外力作用下不变形的物体。
(2)杠杆可以是直的,也可以是任何形状的。如图(4)所示。
(如图(5)所示)
图(4)杠杆
图(5)杠杆的七要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点,用字母“O”表示。它可能在棒的某一端,也可能在棒的中间,在杠杆转动时,支点是相对固定;
(2)动力:使杠杆转动的力叫动力,用“F1”表示;
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力叫阻力,用“F2”表示;
(4)动力作用点:动力在杠杆上的作用点;
(5)阻力作用点:阻力在杠杆上的作用点;
(6)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离,用“”表示;
(7)阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离,用“”表示。
注意:无论动力还是阻力,都是作用在杠杆上的力,但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力,而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离,而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的,其力臂为零,对杠杆的转动不起作用。
(如图(6)所示):(1)根据题意先确定支点O;
(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长;
甲
乙
丙
图(6)杠杆的示意图
(3)从支点向力的作用线画垂线,并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂;
第一步:先确定支点,即杠杆绕着某点转动,用字母“O”表示。
第二步:确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起,则人应向下用力,画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反,在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动,则阻力是石头施加给杠杆的,方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步:画出动力臂和阻力臂,将力的作用线正向或反向延长,由支点向力的作用线作垂线,并标明相应的“l1”“l2”, “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂,如图丙所示。

(1)杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,我们就说杠杆平衡了。
(2)杠杆的平衡条件实验
图(7)
图(8)
1)首先调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。如图(8)所示,当杠杆在水平位置平衡时,这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了,而图(7)杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有图(8)方便。由此,只有杠杆在水平位置平衡时,我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小,因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母,就会破坏原有的平衡。
(3)杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,或F1l1=F2l2。

(1)省力杠杆:动力臂l1>阻力臂l2,则平衡时F1<F2,这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力),但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,并且比不使用杠杆,力直接作用在物体上移动的距离大)。
(2)费力杠杆:动力臂l1<阻力臂l2,则平衡时F1>F2,这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力),但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。
(3)等