D.赛艇能漂浮在水面上是由于它所受的浮力大于重力
【解析】:A、赛艇的桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,省距离,故A错误;
B、赛艇的头部做得很尖是为了减小水的阻力,故B错误;
C、当赛艇前进时,赛艇的桨给水一个向后的力,因为物体间力的作用是相互的,水就会对桨产生一个向前的力,使赛艇前进,故C正确; D、因为赛艇漂浮在水面上,所以F浮=G总,故D错误; 故选 *【例10】:如下图是安装在安全文明小区进出口的栏杆(栏杆是一根粗细均匀的木杆)示意图,当在 A处施加一个压力F时,可将栏杆拉到如图所示位置,请在图中画出此时压力F的力臂L1,和重力G的力臂L2。
C D A B 【例11】:在上面右图中,要将书桌的C点轻轻抬起,请在图中画出最小的动力F1及其力臂。
专题二:杠杆的平衡条件及其应用
*【例1】:如下图:是何勇同学在探究杠杆的平衡条件:
图10-01 OF1’F2
(1)何勇同学把杠杆放在水平台面上,如图甲,为了使杠杆在水平位置上平衡,这时应将左边的螺母A向
_______调(选填“左”或“右”),他这样做的目的是为了____________________________________。 (2)在实验的过程中出现如图乙所示的情况,为了使杠杆在水平位置上平衡,他应将左侧的钩码向_______移动。他在实验时使杠杆在水平方向平衡的目的是________________________________________________。 (3)物理探究中有一个很重要一步是提出一些猜想。在本实验中有同学猜想,杠杆平衡的条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”,你认为他的猜想合理吗?说出原因。 (4)下表是小华得到的一组实验数据。
动力F 1 /N 3 动力臂l1/cm 4 阻力F2/N 4 阻力臂l2/cm 3
由此她得出“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。你认为她的实验结论是否正确?如果不正确,造成错误的原因是什么? 。 (5)如上图10-01是另一位同学——小明 “探究杠杆平衡条件”的实验装置。
①用铅笔画出图10-01中F2的力臂L2; ②用铅笔画出图10-01中F1’的力臂L2’. 《3》
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(6)每个钩码均重0.5N,如图10-01所示,在杠杆右侧改为用弹簧测力计竖直向下拉,此时弹簧测力计示数为F1,当弹簧测力计逐渐向右倾斜处于F1’的位置时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数为
F1’则 F1 F1’(选填:大于、小于、等于),其原因是F1’的力臂要比F1的力臂 。 (7)本实验得出杠杆的平衡条件是:_____________________。
【解析】:在探究杠杆平衡条件时,两次使杠杆平衡,一次是实验前,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样是为了消除杠杆自重对实验结果的影响和便于测量力臂;第二次是在实验过程中,调节钩码的个数和位置,使杠杆再次在水平位置平衡,这是为了便于测出杠杆的力臂。(7)F1L1=F2L2
【解答】:(1)右 消除杠杆自重对实验结果的影响(或:便于测量力臂) (2)左的钩码向左移(或把右边的钩码向左移;或减少右边的钩码数量等) 便于测出杠杆的力臂 (3)不合理。力和力臂是不同的物理量,不能相加。 (4)不正确,一次实验得出实验结论具有偶然性,得多做几次实验。(5)①②作图略; (6) 根据“力和它的力臂成反比”,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,F1’的力臂变小,对应的拉力就增大。
【点拨】:在探究杠杆平衡条件的实验中要“两次”使杠杆在水平方向平衡,第一次是实验前,调节平衡螺母;第二次是调节钩码的位置,使杠杆在水平方向平衡。
【变式训练1】:在做研究杠杆平衡的条件实验时,小红根据如图10-1-7甲所示的实验现象得出的杠杆平衡
条件是:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。为了说明这一结论并不正确,请你在图乙所示的杠杠上画出需要对杠杠施加的力的示意图和这个力的力臂。
甲
图10-1-7
乙
【解析】:在A点或者B点沿不同方向拉弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡。现象是:力的方向改变,力的大小也发生改变。动力×支点到动力作用点的距离≠阻力×支点到阻力作用点的距离,但是却始终满足动力×动力臂=阻力×阻力臂。作图参看答案。 总结提升:为什么要调节杠杆在水平位置平衡?如何调节?实验时为什么要做多次实验、收集多组数据? 实验前,先调节______________,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是________________________ 【例2】:如图10-1-8所示,质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的,O为支点,杠杆两边所挂的每一个钩码均相同,杠杆在水平位置平衡。在下列情况下,杠杆仍在水平位置保持平衡的是( ) A.两边都减少一个钩码 B.两边的钩码下各加挂一个相同的钩码 C.左边钩码向右移一格,右边钩码同时向左移一格
D.右边钩码下加挂一个相同的钩码,左边钩码同时向左移一格
【解析】:图中左边:力×力臂=2×3 = 6,右边:力×力臂=3×2 = 6,杠杆在水平位置平。A中两边都图10-衡1-8 减少一个钩码,左边:力×力臂=1×3 = 3,右边:力×力臂=2×2 = 4,杠杆不平衡,右端下降。A选项错。同理,我们可分析出B、C选项错。D选项中,左边:钩码同时向左移一格后,力×力臂= 4×2 = 8,右边:加挂一个相同的钩码后,力×力臂= 4×2 = 8,杠杆可以继续在水平位置保持平衡。所以选?
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*【变式训练2】:如图6-5-3所示,挂着的各个钩码质量相等,杠杆处于平衡状态,当两边钩码下各增加1个同样的钩码时( ) A.杠杆左端下降 B.杠杆右端下降
C.杠杆仍然平衡 D.无法判断
【解析】:杠杆平衡的条件是:“左右两侧力和力臂的成绩相等”。
【解答】:增加钩码前,杠杆平衡,则有2G·3L=3G·2L(设每个钩码重为G,每段杆长都为L),左右两边都增加一个钩码,左边力和力臂的乘积变为3G·3L,右边力和力臂的乘积变为4G·2L。因为左边力和力臂的乘积>右边力和力臂的乘积变,所以杠杆左端下降。
#【变式训练3】:不等臂直杠杆在动力和阻力作用下,已经处于平衡状态,采用下列办法不能使杠杆平衡的是 ( ) A.在杠杆上再施加一个力,使这个力的作用线通过杠杆的中点,但不通过支点
B.在杠杆上再施加一个力,使这个力的作用线通过支点
C.使动力和阻力同时减小到原来的1/2 D.使动力臂和阻力臂同时变为原来的2倍
【解析】:杠杆平衡条件是动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,不论改变力还是改变力臂,只要满足杠杆的平衡条件,则杠杆仍然平衡。沿力的方向画的一条直线称为力的作用线,在杠杆上施力,但这个力的作用线通过杠杆的支点,则这个力的力臂为零,不影响杠杆的平衡。在杠杆上再施加一个力,使这个力的作用线通过杠杆的中点,但不通过支点,所加的这个力不能满足动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,则这个力不能使杠杆平衡 图6-5-3
【例3】:如图10-1-10所示,用一根木棒撬大石头,没有撬动,为了撬动大石头,应将垫在木棒下的小石块向 移动,这实质上是增大了 ,同时又减小了 。 【解析】:小石块向左移,增大了动力臂,同时又减小了阻力臂.在动力和阻力 不变的情况下,动力和动力臂的乘积才会大于阻力和阻力臂的乘积,才会撬动 大石头.故答案为:
【变式训练4】:如图10-1-11,杆秤是民间的一种测量工具。使用时,将待 测物体挂在秤钩A上,用手拎住秤钮B或C(相当于支点),秤砣D在秤杆E上 移动,当杆秤水平平衡时就可以在秤杆上读出读数。
(1)从科学的角度来看,杆秤应该是一种测量 大小的工具。 (2)根据杠杆平衡的条件分析,使用杆秤时,当从秤纽C换到秤纽B时, 杆秤的测量值将变 。
【解析】:杆秤是用来测量物体质量的一种测量工具,是杠杆的应用。根据杠杆
图10-1-11
总结提升:判断一个杠杆在两个力的作用下是否处于平衡状态,是比较“两个力和各自力臂的乘积是否相等”,而不是单纯比较“力的大小” 或“力臂大小”。 图10-1-10
平衡条件F1L1 = F2L2可知,被测物体离称钮越近,即力臂越短,被测物体的质量就越大。所以当从秤纽C换到秤纽B时,杆秤的测量值将变大。
*【例4】:如图6-5-4所示,下列器件中属于费力杠杆的是( ) 《4》
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【解析】:根据杠杆平衡条件,省力杠杆是动力臂大于阻力臂的杠杆。瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.核桃夹子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆.故答案为? 【变式训练5】:如下图所示的工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
D.镊子
【解析】:根据杠杆平衡条件,动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆;动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆;坩埚钳由于动力臂小于阻力臂是费力杠杆;筷子夹菜时由于动力臂小于阻力臂是费力杠杆;镊子夹取物体时,动力臂小于阻力臂是费力杠杆;B图为剪铁皮的剪刀,其动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。 故答案为。 【例5】:如图是吊车起吊贷物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起 .下列说法正确的是( )
A. 吊臂是一省力杠杆,但要费距离
B. 吊臂是一个费力杠杆,但可以省功
C. 匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小 D. 匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐渐变小
【解析】:由图可知,伸缩撑杆的阻力臂大于动力臂,所以吊臂是一个费力杠杆,A错误;机械可以省距离,
但不能省功,B错误;伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直.则动力臂保持不变,在伸缩撑杆匀速顶起吊臂的过程中,重物的阻力臂逐渐减小.由杠杆的平衡条件可知伸缩撑杆受到支持力渐渐变小。
【例6】:如下图所示是安置在巴中大佛寺收费站栏杆的示意图,当在A处施加一个动力时,可将栏杆拉起来,
它是一根( ) A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.无法确定
【解析】:从支点到动力作用线的距离叫做动力臂;从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂.动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆;动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆;由图可知杠杆绕A点右侧的轴转动,A点右侧的轴为支点,则作用在A点的动力的力臂远远大于杠杆重力的阻力臂,所以此栏杆是一个费力杠杆.选?. 【知识点补充】:
生活中的“省力杠杆”:撬棍、羊角锤、瓶盖起子、老虎钳、起子(开瓶器)、手推车、剪
铁皮和修剪树枝的剪刀、杆秤、动滑轮、道钉撬、裁衣剪刀、指甲刀、核桃夹、自行车刹车闸等。
重臂),人手臂(胳膊),食品夹子、缝纫机的踏板等 【等臂杠杆】:天平、定滑轮,(跷跷板?)
*【变式训练6】:图6-5-23所示是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是( )
A.三个杠杆都是省力杠杆 B.三个杠杆都是费力杠杆
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生活中的“费力杠杆”:筷子、镊子、钓鱼竿、脚踏板、扫帚、船桨、理发剪刀、起重机(起
图6-5-23
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