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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 力的示意图 杠杆及其五要素 杠杆的动态平衡分析 试题正文
  • 操作题
    （1）如图1所示的杠杆，是在一个最小外力F作用下所处的状态。作出力F的示意图。
    （2）在图2中画F1和L2。
    （3）图3中，一小木块从斜面上滑下，在粗糙的水平面上滑动一段距离后便停下来，请你画出木块在水平面上滑动时的受力示意图。

    本题信息：2010年月考题物理操作题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “（1）如图1所示的杠杆，是在一个最小外力F作用下所处的状态。作出力F的示意图。（2）在图2中画F1和L2。（3）图3中，一小木块从斜面上滑下，在粗糙的水平面上...” 主要考查您对

力的示意图

杠杆及其五要素

杠杆的动态平衡分析

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定义：
在受力物体上沿力的方向画个箭头，表示物体在这个方向上受到了力，这种表示力的方法叫做力的示意图。

力的三要素 力的示意图
力的大小 用线段长短粗略表示力的大小
力的方向 箭头所指的方向表示力的方向
力的作用点 力的作用点画在线段的起点火箭头处

力的示意图的画法：
(1)在受力物体上画出力的作用点；

(2)确定力的方向，然后沿力的方向画一条直线；

(3)在线段的末端标上箭头，并在箭头旁标出所画力的符号；

(4)在同一个图上画几个力的示意图时，力越大线段应越长，大小相同的力线段长度应相等。如图所示为茶杯对桌面的压力的示意图。

力的图示：
1．为了形象、直观地表示力，我们可用一根带箭头的线段来表示力的大小、方向和作用点(即力的三要素)。这种表示力的方法叫做力的图示，如图所示。力的方向所沿的直线叫力的作用线。


 2．画力的图示的步骤：
(1)选定标度(用多少毫米表示多少牛的力)；
(2)从作用点沿力的方向画一条线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度，并在线段上加上刻度；
(3)在线段的末端加箭头表示力的方向，箭尾在力的作用点上。

提示：力的作用点一定要画在受力物体上，不可随意画在线段的其他部分，一般要画在物体的重心上，压力要画在被压物体的表面上。当一个物体受多个力作用时，这几个力的作用点都要画在物体的重心上。

例：水平地面上有一辆小车，甲水平向左推，用力 6N，乙向左上方与水平方向成30。角拉，用力9N，作出这两个力的图示。
解析：作力的图示，应按要求标明角度大小，在一个图上，不管有几个力，标度都应统一，又因为线段的长度最好是标度的整数倍，所以取标度为3N。
答案：如图所示

杠杆的定义：
一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就叫杠杆。


和杠杆的五要素：
①支点：杠杆绕着转动的点（o）
②动力：使杠杆转动的力（F1）
③阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）
④动力臂：从支点到动力的作用线的距离（L1）。
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（L2） 。

一根硬棒成为杠杆的条件：
①要有力的作用
②能绕某固定点转到

对概念的理解：
(1)杠杆可以是直的，也可以是弯的。，但在外力的作用下不能变形。例如：撬棒、跷跷板、抽水机、手柄等。

(2)定义中的力，是指作用在杠杆上的动力和阻力，且动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但动力和阻力不一定相反。

(3)杠杆在力的作用下，绕固定点转动而不是平动。

(4)不论动力和阻力，杠杆都是受力物体，作用于杠杆的物体都是施力物体。

(5)阻力绕支点转动的方向与动力绕支点转动的方向相反。

(6)不可把从动力作用点到支点的距离作为动力臂，或把从阻力作用点到支点的距离作为阻力臂。

生活中杠杆支点的辨别方法：
    支点是相对于杠杆不动的点，但支点一定在杠杆上，支点不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间。若让力的作用线恰好过支点，则力臂是零，这个力不能使杠杆转动。
例：列车上有出售食品的手推车(如图所示)。若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是____ ，(写出字母)；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是____。

解析：把手推车视为杠杆，当前轮口遇到阻碍时，在E点向下用力时，车身转动；而车轮C却保持相对静止，所以C点为支点；当后轮C遇到阻碍时，人从 E点向上用力，车身转动而车轮B点相对静止。所以此时的支点为B点。

答案：C  B


简单机械知识梳理：

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
发现相似题
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