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作业08 杠杆的平衡条件及应用
一、杠杆的平衡条件
1.当杠杆处于静止或匀速转动状态时,我们就说杠杆平衡了。
2.杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即。
二、杠杆平衡条件的应用
1.杠杆的动态平衡
在研究杠杆的动态平衡的问题时,应先正确判断动力、阻力、动力臂、阻力臂,再分析在杠杆转动的过程中,有哪些量时不变的,根据杠杆的平衡条件分析出需要求的物理量的变化情况。有时复杂的题还会用到相应的几何知识。
2.最小动力问题
(1)分析
(2)找最小动力的技巧:①确定杠杆的支点;②找作用点:杠杆上离支点最远的点;③找动力臂:支点与作用点的连线;④找最小动力的方向:沿动力臂垂线的方向。
三、生活中的杠杆
名称
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
图示
力臂关系
>
<
=
力的关系
<
>
=
特点
省力但费距离
费力但省距离
不省力不费距离
应用举例
铡刀、瓶起子,手推车、钢丝钳、羊角锤、撬棒等
钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、扫帚、船桨等
天平、跷跷板、定滑轮
根据动力臂和阻力臂的大小关系,可以判断杠杆的类型,关键是确定支点,然后再找出动力作用点和阻力作用点的位置,进而大体上确定动力臂和阻力臂的大小;也可以根据使用目的进行判断,若是为了用较小的动力克服较大的阻力,则是省力杠杆;若是为了方便,省距离,则是费力杠杆。
一、填空题
1.如图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情景示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方,请分析:支架上的横杆其实是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案 。
2.爱自己,爱锻炼!如图所示,人的前臂可以看成杠杆,肘关节O为支点。小健用手托起一个铁球时,胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力,铁球对前臂施加一个阻力,此时前臂属于 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”),这种杠杆的好处是 。若阻力臂的长度为25cm,铁球的重力为20N,动力臂的长度为5cm,则肱二头肌对前臂的拉力为 N。
3.图为探究杠杆平衡条件时的某次实验情形,在A点挂4个钩码,若使杠杆在水平位置仍保持平衡,需要在B点挂 个钩码;若在A、B两处分别再挂上一个钩码,杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置继续保持平衡。
4.小明在体育课上做仰卧起坐,前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力。如图所示,小明先将头向前抬起,可以 (填“减小”或“增大”)阻力臂;在平躺至坐起的过程中,肌肉所施加的动力变化情况是 (填“减小”“不变”或“增大”)。
5.图1,硬棒可绕A点转动,B点为重心,在C点施加竖直向上的力,使硬棒保持水平静止。已知,。
(1)硬棒受到的重力为 N;
(2)硬棒转动后静止在图2位置,此时C点施加的力的方向沿,则 (选填“>”“=”或“<”)。
6.用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块,若撬棒C点受到石块的压力是,,,,则要摇动该石块所用的最小的力应不小于 N。
7.如图甲所示,爸爸和小华玩跷跷板,若要使跷跷板在水平位置平衡,则爸爸应该适当往 (左/右)移动。图乙为在水平位置平衡的简化图,不计杠杆自重,若小华的质量为15kg,则爸爸的质量为 kg。
8.如图所示是安装在文明小区进出口的栏杆示意图。栏杆粗细均匀,总长AB=3米,AO=0.5米,B点受到竖直向上的支持力。支持力大小为200牛,杠杆可以绕着O点转动,杠杆自身的重力为 牛。在A点至少施加 牛的力,才能将杠杆向上翘起,且该力的方向为 。
二、单选题
9.筷子发源于中国;是华夏饮食文化的标志之一,使用筷子能省距离。下列工具在使用中也能省距离的是( )
A.钢丝钳 B.瓶起子
C.食品夹 D.核桃夹
10.如图所示的轻质杠杆处于平衡状态,且每个钩码相同,若将两侧的钩码各减去一个,则杠杆将( )
A.仍然平衡 B.左端下沉 C.右端下沉 D.无法确定
11.如图(a),是某斜拉索桥的实景图,可逐步抽象成图b、图c所示的模型,为了减小钢索承受的拉力,在可能的前提下,下列做法可行的是( )
A.增加桥塔高度 B.降