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首页 初中物理知识 实像和虚像 杠杆的动态平衡分析 力臂的画法 试题正文
  • 填空题
    图甲中，为使杠杆OA保持静止，画出在A点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2；图乙中的入射光线平行于凸透镜主光轴，画出经凸透镜后的折射光线．
    魔方格

    本题信息：物理填空题难度一般 来源:未知
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本试题 “图甲中，为使杠杆OA保持静止，画出在A点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2；图乙中的入射光线平行于凸透镜主光轴，画出经凸透镜后的折射光线．” 主要考查您对

实像和虚像

杠杆的动态平衡分析

力臂的画法

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  • 实像和虚像
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实像：
1. 实像是能呈现在光屏上的像，它是由实际光线会聚而成的，能使底片感光，所以叫实像。
2. 对凸透镜而言，光源在主焦点以外时才能产生实像。 实像能用光屏呈接（呈现），是真实光线形成的像。
3. 小孔成像成倒立的实像。

虚像：
1. 由物点发出的光线，经透镜折射其反射线反向延长线的交点叫做该物点的虚像点，其集合叫做物体的虚像。
2. 虚像的特点是：不是实际光线的会聚，正立，同侧不能成在屏上。
    如果把一块玻璃板作为平面镜，在前面点上一根蜡烛；此时，平面镜后面并没有点燃的蜡烛，但是我们却看到平面镜后面好像有蜡烛。 这是因为光源处向四处发光，一些光经平面镜反射后进入了人的眼睛，引起了视觉，我们感到好像光是从另一处(s')发出的。s'就是s在平面镜中的像。 由于平面镜后并不存在光源s'，进入眼睛的光并非真正来自那里，所以把s'叫做虚像。 而实像则指既能被人看见又能在光屏上呈现的像。
3. 物体的实像和虚像分别位于凸透镜的两侧。

实像和虚像的区别：
（1）成像原理不同：物体射出的光线经光学元件反射或折射后，重新会聚所成的像叫做实像，它是实际光线的交点。在凸透镜成像中，所成实像都是倒立的。如果物体发出的光经光学元件反射或折射后发散，则它们反向延长后相交所成的像叫做虚像。

（2）承接方式不同：虚像能用眼睛直接观看，但不能用光屏承接；实像既可以用光屏承接，也可以用眼睛直接观看。人看虚像时，仍有光线进入人眼，但光线并不是来自虚像，而是被光学元件反射或折射的光线，只是人们有“光沿直线传播”的经验，以为它们是从虚像发出的。虚像可能因反射形成，也可能因折射形成，如平面镜成等大的虚像，凸透镜成放大的虚像。
 
（3）成像位置不同：实像在反射成像中，物、像处于镜面同侧，在折射成像中，物像处于透镜异侧；虚像在反射成像中，物、像处于镜面异侧，在折射成像中，物像处于透镜同侧。

杠杆的平衡状态：
       杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡，注意我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验，是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡是不多的，在许多情况下，杠杆是倾斜静止的，这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成处于平衡状态。


杠杆动态平衡问题：
杠杆动态平衡的几种类型杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态，
分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论。下面就杠杆动态平衡问题归类分析。

一、 阻力一定，判断动力的变化情况
1、l1不变，l2变化
例1、如图1所示，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，在从A转动A/位置时，力F将（）
A、变大
B、变小
C、先变大，后变小
D、先变小，后变大

分析：当杠杆在水平面以下上升到水平面上时，l1不变，l2增大，由，F增大，当杠杆从水平面继续上升过程中，l2减小，所以F减小。
2、l2不变，l1变化
例2、如图2所示，轻质杠杆OA的B点挂着一个重物，A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中，绳对A端的拉力大小将（）
A、保持不变
B、逐渐增大
C、逐渐减小
D、由大变小再变大

分析：当M点从P点滑至Q点的过程中，我们分两个过程分析，
一是从P点滑至竖直位置，动力臂l1逐渐增大（同学们不妨作出这两点的动力臂），由知F逐渐变小；
二是从竖直位置到Q点，动力臂逐渐减小，所以又逐渐增大。故选D。

3、l1与l2同时变化，但比值不变
例3、用图3所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中，F的大小将（）
A、保持不变
B、逐渐变小
C、逐渐变大
D、先变大，后变小

分析：：F始终竖直向下，与阻力作用线平行，分别作出F与G的力臂l1和l2，构建两个相似三角形（同学们不妨在图中作出），可以看出，
为定值，由杠杆平衡条件，，得，所以，F大小不变。

4、l1与l2同时变化
例4、如图4所示，一个直杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中，力F大小的变化情况是（）
A、一直增大
B、一直减小
C、先增大后减小
D、先减小后增大


分析：将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中，l1变小，l2变大，由知，F一直在增大。
二、动力与阻力不变，动力臂与阻力臂变化
例5、如图5所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止在水平方向上， O为麦桔杆的中点．这时有两只蚂蚁同时从O点分别向着麦桔杆的两端匀速爬行，在蚂蚁爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持乎衡，则（）
A、两蚂蚁的质量一定相等
B、两蚂蚁的爬行速度大小一定相等
C、两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等
D、两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等

分析：蚂蚁爬行的过程中麦桔杆始终保持乎衡，有，即，所以。故选C。

三、动力臂与阻力臂不变，动力与阻力改变
例6、如图6所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A、B两端悬挂重物（同种物质）G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时浸没到水中则（）
A、杠杆仍保持平衡
B、杠杆的A端向下倾斜
C、杠杆的B端向下倾斜
D、无法判断

分析：在空气中，杠杆平衡，故有；G1和G2同时浸没到水中，有，说明杠杆仍然平衡。故选A。


杠杆的转动：
      判断杠杆平衡的依据是：“动力×动力臂”是否等于“阻力×阻力臂”。若二者相等，杠杆平衡；若二者不相等，则杠杆不平衡，且杠杆会向“乘积”大的一方倾斜。
例如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态，杠杆上每格均匀等距，每个钩码都相同。下列四项操作中，会使杠杆左端下倾的是(   )

①在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码；②在杠杆的两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码；④将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一个小格；④将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格。
A．①③B．②④C．②③D．①④

解析根据杠杆的平衡条件，当左边力与力臂的乘积等于右边力与力臂的乘积时，杠杆平衡。哪一边乘积大，哪一边下降，可对本题四种情况逐一分析，最后作出判断。

答案B
力臂：
物体绕定轴或定点转动时，由力的作用线至转轴或定点间的垂直距离。
杠杆力臂的画法——一找点、二画线、三作垂线段
1．首先在杠杆的示意图上，确定支点O。

2．画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线延长。

3．再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足。则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用虚线(或实线) 表示并用大括号标明，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。
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