初中物理知識(shí)點(diǎn):杠桿的動(dòng)態(tài)平衡分析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


杠桿的平衡狀態(tài):
杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡,注意我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室所做的杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn),是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的,但在實(shí)際生產(chǎn)和生活中,這樣的平衡是不多的,在許多情況下,杠桿是傾斜靜止的,這是因?yàn)楦軛U受到平衡力作用。所以說杠桿不論處于怎樣的靜止,都可以理解成處于平衡狀態(tài)。



杠桿動(dòng)態(tài)平衡問題:
杠桿動(dòng)態(tài)平衡的幾種類型杠桿動(dòng)態(tài)平衡是指構(gòu)成杠桿的某些要素發(fā)生變化,而杠桿仍處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),
分析杠桿的動(dòng)態(tài)平衡時(shí),一般是動(dòng)中取靜,根據(jù)杠桿平衡條件,分析比較,得出結(jié)論。下面就杠桿動(dòng)態(tài)平衡問題歸類分析。

一、 阻力一定,判斷動(dòng)力的變化情況
1、l1不變,l2變化
例1、如圖1所示,輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動(dòng),在A點(diǎn)始終受一垂直作用于杠桿的力,在從A轉(zhuǎn)動(dòng)A/位置時(shí),力F將()
A、變大
B、變小
C、先變大,后變小
D、先變小,后變大

分析:當(dāng)杠桿在水平面以下上升到水平面上時(shí),l1不變,l2增大,由,F(xiàn)增大,當(dāng)杠桿從水平面繼續(xù)上升過程中,l2減小,所以F減小。
2、l2不變,l1變化
例2、如圖2所示,輕質(zhì)杠桿OA的B點(diǎn)掛著一個(gè)重物,A端用細(xì)繩吊在圓環(huán)M下,此時(shí)OA恰成水平且A點(diǎn)與圓弧形架PQ的圓心重合,那么當(dāng)環(huán)M從P點(diǎn)逐漸滑至Q點(diǎn)的過程中,繩對(duì)A端的拉力大小將()
A、保持不變
B、逐漸增大
C、逐漸減小
D、由大變小再變大

分析:當(dāng)M點(diǎn)從P點(diǎn)滑至Q點(diǎn)的過程中,我們分兩個(gè)過程分析,
一是從P點(diǎn)滑至豎直位置,動(dòng)力臂l1逐漸增大(同學(xué)們不妨作出這兩點(diǎn)的動(dòng)力臂),由知F逐漸變。
二是從豎直位置到Q點(diǎn),動(dòng)力臂逐漸減小,所以又逐漸增大。故選D。

3、l1與l2同時(shí)變化,但比值不變
例3、用圖3所示的杠桿提升重物,設(shè)作用在A端的力F始終豎直向下,在將重物慢慢提升到一定高度的過程中,F(xiàn)的大小將()
A、保持不變
B、逐漸變小
C、逐漸變大
D、先變大,后變小

分析::F始終豎直向下,與阻力作用線平行,分別作出F與G的力臂l1和l2,構(gòu)建兩個(gè)相似三角形(同學(xué)們不妨在圖中作出),可以看出,
為定值,由杠桿平衡條件,,得,所以,F(xiàn)大小不變。

4、l1與l2同時(shí)變化
例4、如圖4所示,一個(gè)直杠桿可繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng),在直桿的中點(diǎn)掛一重物,在桿的另一端施加一個(gè)方向始終保持水平的力F,將直桿從豎直位置慢慢抬起到水平位置過程中,力F大小的變化情況是()
A、一直增大
B、一直減小
C、先增大后減小
D、先減小后增大


分析:將直桿從豎直位置慢慢抬起到水平位置過程中,l1變小,l2變大,由知,F(xiàn)一直在增大。
二、動(dòng)力與阻力不變,動(dòng)力臂與阻力臂變化
例5、如圖5所示,用一細(xì)線懸掛一根粗細(xì)均勻的輕質(zhì)細(xì)麥桔桿,使其靜止在水平方向上, O為麥桔桿的中點(diǎn).這時(shí)有兩只螞蟻同時(shí)從O點(diǎn)分別向著麥桔桿的兩端勻速爬行,在螞蟻爬行的過程中麥桔桿在水平方向始終保持乎衡,則()
A、兩螞蟻的質(zhì)量一定相等
B、兩螞蟻的爬行速度大小一定相等
C、兩螞蟻的質(zhì)量與爬行速度大小的乘積一定相等
D、兩螞蟻對(duì)麥桔桿的壓力一定相等

分析:螞蟻爬行的過程中麥桔桿始終保持乎衡,有,即,所以。故選C。

三、動(dòng)力臂與阻力臂不變,動(dòng)力與阻力改變
例6、如圖6所示的輕質(zhì)杠桿,AO小于BO.在A、B兩端懸掛重物(同種物質(zhì))G1和G2后杠桿平衡.若將G1和G2同時(shí)浸沒到水中則()
A、杠桿仍保持平衡
B、杠桿的A端向下傾斜
C、杠桿的B端向下傾斜
D、無法判斷

分析:在空氣中,杠桿平衡,故有;G1和G2同時(shí)浸沒到水中,有,說明杠桿仍然平衡。故選A。



杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng):
判斷杠桿平衡的依據(jù)是:“動(dòng)力×動(dòng)力臂”是否等于“阻力×阻力臂”。若二者相等,杠桿平衡;若二者不相等,則杠桿不平衡,且杠桿會(huì)向“乘積”大的一方傾斜。
例如圖所示,杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài),杠桿上每格均勻等距,每個(gè)鉤碼都相同。下列四項(xiàng)操作中,會(huì)使杠桿左端下傾的是( )

①在杠桿的兩側(cè)同時(shí)各減掉一個(gè)鉤碼;②在杠桿的兩側(cè)鉤碼下同時(shí)各加掛一個(gè)相同的鉤碼;④將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向外移動(dòng)一個(gè)小格;④將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向內(nèi)移動(dòng)一個(gè)小格。
A.①③B.②④C.②③D.①④

解析根據(jù)杠桿的平衡條件,當(dāng)左邊力與力臂的乘積等于右邊力與力臂的乘積時(shí),杠桿平衡。哪一邊乘積大,哪一邊下降,可對(duì)本題四種情況逐一分析,最后作出判斷。

答案B

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