第二部分 第21讲 简单机械 专题练习 重难点突破 认识杠杆 【例1】(2021·云南)在图中,画出动力F的力臂l;在锤柄上画出所施加的最小动力F和其力臂l。 答: 变式训练 1.(2022·温州模拟)为了防止门被风吹动,常在门背后和墙上安装如图甲所示的“门吸”。图乙是简化后的模型。门可以绕轴O自由转动,门宽为1.2米。“门吸”与O位置关系、“门吸”引力大小和方向如图乙所示。(摩擦力忽略不计) (1)关门所需的最小力F是 4 N。 (2)在图乙中画出F的作用点和方向。 答: 2.如图是简易起重机,OA是吊臂,它是一个杠杆,可以绕O点上下转动,地面上的卷扬机拉动绳子将重物提起。画出杠杆OA的动力臂l1和阻力F2、阻力臂l2。 答: 杠杆平衡条件的应用 【例2】(2021·湖州)下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程:(本实验均使用轻质杠杆) 实验1:在直杠杆水平平衡时(如图甲所示)进行实验,记录多组数据。得出:F1×s1=F2×s2(注:s1和s2分别表示支点到F1和F2的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验,也得到了同样的结论。 该结论适用于所有平衡时的杠杆吗 实验2:科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验,移动钩码,改变钩码数量,记录数据如表,分析表格数据发现上述结论并不成立,但发现一个新的等量关系,即: 。 实验 次数 F1/N s1/cm F2/N s2/cm l2/cm 1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1 2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8 3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0 s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时,哪个量才是有价值的呢 研究小组的同学观察到:支点到F的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。 实验3: ①移动钩码,使杠杆 ,并使杠杆处于平衡状态。 ②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。 ③改变钩码数量,移动钩码,记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。 ④分析实验数据,得出弯杠杆的平衡条件。 最后,通过科学思维,得出所有杠杆的平衡条件都是:F1×l1=F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用,如用图1方式提升物体比用图2方式省力,就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。 请回答: (1)在研究一侧弯曲的杠杆时,发现一个新的等量关系是 F1×s1=F2×l2 。 (2)将实验3中的①填写完整。 倾斜或转动 (3)“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为 力臂 。通过探究杠杆平衡条件的实验,使我们深深认识到建立这一科学量的价值。 (4)用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 图1的动力臂大于阻力臂,而图2的动力臂等于阻力臂 。 变式训练 3.(2022·绍兴)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是 (A) A. 图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动 B. 图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动 C. 图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动 D. 图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动 4.(2020·安徽)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,重G=120 N,AB=2.8 m,AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F= 440 N 。 杠杆的动态平衡分析 【例3】如图所示,长1 m的粗细均匀的光滑金属杆可绕点O转动,杆上套一滑环,用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动,并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F与滑环离O点的距离s之间的关系图象为 (B) 变式训练 5.重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中 (C) A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小 C.动力F逐渐变大 D.动力F保持不变 6.(2022·台州 ... ...
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