初中物理竞赛教程基础篇第10讲 杠杆附强化训练题及答案Word格式文档下载.docx
- 文档编号:22760379
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:873.80KB
初中物理竞赛教程基础篇第10讲 杠杆附强化训练题及答案Word格式文档下载.docx
《初中物理竞赛教程基础篇第10讲 杠杆附强化训练题及答案Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《初中物理竞赛教程基础篇第10讲 杠杆附强化训练题及答案Word格式文档下载.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
当杠杆受到多个力的作用而处于平衡状态时,则所有动力与动力臂乘积的和等于所有阻力与阻力臂乘积的和。
10.1.4杠杆应用的实例
1.省力杠杆
动力臂大于阻力臂的杠杆,他虽然省力,但要多移动距离,如图10-3所示。
例如剪铁片的剪刀、开瓶盖的起子、撬石头的硬棒等都是省力杠杆。
2.费力杠杆
动力臂小于阻力臂的杠杆。
它虽然费力,但可以少移动距离。
比如镊子、理发用的剪刀、钓鱼竿等都是费力杠杆。
3.等臂杠杆
动力臂等于阻力臂的杠杆。
它既不省力,也不省距离。
例如天平的横梁、公园里的摩天轮等都是等臂杠杆,小孩子玩的跷跷板我们一般也认为是等臂杠杆。
10.2难点解释
10.2.1杠杆模型的建立
在实际中由于各种各样的杠杆其具体的形状不同,因此在画示意图时,要从实际的情景中确定出“标准化”的杠杆,然后才能进行分析。
如图10-4所示,生活中常见的钢丝钳就可以看成是由左右两个杠杆组合而成的工具,以此钢丝钳的右边把手为例进行分析:
钢丝对钳口的阻力F2的方向向左,手对把手的动力F1的方向也向左,这个杠杆的模型就是图10-4(c)的省力杠杆。
10.2.2力臂实质的理解
力臂的实质,,从数学的角度来看,就是点到直线的距离,当力的作用线正好与杠杆垂直时,力臂在杠杆上,当力的作用线不与杠杆垂直时,力臂不在杠杆上。
注意:
对于杠杆是省力杠杆还是费力杠杆的分析,关键点取决于动力臂和阻力臂的大小对比,而不是取决于用眼睛直接看到的支点某测的杠杆的长短对比,这一点是引起同学们对题意理解错误的最常见原因之一。
10.3例题解析
10.3.1关于力臂的画法
例1如图10-5(a)所示,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态,L2是力F2的力臂。
在图中画出力F1的力臂L1和力F2的示意图。
【点拨】力臂与力总是垂直的。
要画力臂,首先要找到支点O,然后由支点O作力的作用线的垂线。
而要做力F2的示意图,关键要过力臂L2的端点作L2的垂线,且注意力的作用点是在杠杆上。
【答案】如图10-5(b)所示
【反思】关键点一:
作与力臂L2相垂直的作用线(虚线),并做出直角符号(提醒自己是在做到O点距离为L2的直线)。
关键点二:
以虚线与杠杆的交点处为起点(提示自己力的作用点在杠杆上)。
关键点三:
因F1使杠杆顺时针旋转,则F2使杠杆逆时针旋转,则从交点起沿虚线向上画力的示意图。
10.3.2关于生活中实际的工具与杠杆抽象模型的对照
例2如图10-6所示的几种使用杠杆的实例中,属于费力杠杆的是____________、____________、_______________(选填字母)。
【点拨】找出实例中的每一个杠杆的支点,即该杠杆可以绕那一点转动,然后再找动力和阻力,再判断动力臂和阻力臂的大小,只有动力臂小于阻力臂的杠杆,才是费力杠杆。
本题中的镊子和火钳均为两个杠杆组成的组合式杠杆机械,因为是对称性的杠杆,研究时我们只研究其中一个杠杆即可。
独轮车实例中,前轮为支点,所以工人的手提供动力F1,砂石的重力为阻力F2,显然L1>
L2,这是一个省力杠杆。
镊子实例中,镊根为支点,人手提供动力F1,物体阻碍镊尖合拢的力为阻力F2,显然L1<
L2,此为费力杠杆。
脚踏板实例中,脚跟处为支点,脚掌提供动力F1,向上的拉杆阻碍踏板向下移动为阻力F2,显然L1<
扳头实例中,扳头左方与瓶盖上方接触处为支点,手提供动力F1,瓶盖阻碍扳头下方的小钩向上移动为阻力F2,显然L1>
火钳实例与镊子实例很相似,只是支点在两个钳刃的交叉处,这是一个费力杠杆。
【答案】
(b)(c)(e)
【反思】在省力杠杆中,动力作用点所移动的距离都比阻力作用点移动的距离大;
而在费力杠杆中,动力作用点所移动的距离都比阻力作用点移动的距离小。
这个特点,也可以用来区分省力杠杆和费力杠杆。
同学们不妨一试。
10.3.3
杠杆平衡条件的应用练习
例3如图10-7所示,一根长40cm的轻质杠杆,它的一端可以绕固定点转动,另一端A用线竖直向上拉着,在离A点12cm的B点挂一个质量为200g的钩码。
当杠杆在水平位置平衡时,线的拉力是多大?
【点拨】在例1我们学会辨认杠杆的五要素,学会画出杠杆的利力臂的基础上,本题中加入了公式的计算。
只要足够细心,认清动力、动力臂、阻力、阻力臂,直接代入公式即可得到本题的答案。
【解析】阻力大小等于钩码的重力G,方向竖直向下,因杠杆为水平放置,可以看出阻力臂恰好为OB段的长度,又因为拉力的方向是竖直向上的,所以动力臂为OA段的长度,再来求动力F的大小。
根据杠杆平衡条件可知,
F∙OA=G∙OB
F×
40cm=0.2kg×
9.8N/kg×
(40cm-12cm)
F=1.372N
【答案】拉力为1.372N。
【反思】本题中有两点应引起同学们注意:
一是已知物体的质量,而参与计算的物理量却是物体的重力,要用G=mg公式进行计算后方可代入式中;
二是阻力臂OB的长度也要进行计算后方可得到。
10.3.4力臂变化对杠杆平衡的影响
例4一根均匀的木棒,可绕O点自由转动,现在A端施加一个与OA方向垂直的力F,使木棒绕O点转动,由位置I,到位置II,再到位置III,如图10-8(a)所示,则F的大小将()
A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大再变小D.先变小再变大
【点拨】因为力F始终与OA垂直,所以在杠杆旋转的过程中,力F的力臂始终是不变的,且杠杆受到的阻力为杆重也不变,所以在杠杆转动过程中,阻力的力臂如何变化是分析问题的关键点。
【解析】由图10-8(b)所示,阻力的力臂由位置I到位置II是变大,到III的位置再变小,由杠杆的平衡条件F1×
L1=F2×
L2可知,要想使等式保持成立,也就是说要使杠杆保持平衡,则力F的变化要先变大再变小。
【答案】C
【反思】在动态的杠杆试题中,杠杆上的几个物理量有时会发生变化,尤其是力臂的变化,初学者极不容易分析清楚,在分析时,要根据杠杆的平衡条件“动力×
阻力臂”,先分析其中哪几个量是不变的,然后根据某个变化量(如本题中的阻力臂L2)的变化情况,确定要判断的另一个物理量。
10.3.5杠杆平衡的一题多解
例5如图10-9(a)所示,一根粗细均匀的硬棒AB被悬挂起来,已知AB=8AO,当在一处悬挂120牛的重物G时,杠杆恰好平衡,则杠杆自身的重力为________N。
【点拨】由于要考虑硬棒本身的重力,且支点又不在硬棒的端点,所以本题有不同的考虑和解法。
【解析一】若木棒AB总重为G木,总长度为L木。
将OA作为一段硬棒,其重心在OA中心,OA重力为1/8G,力臂为1/16L。
将OB作为一段硬棒,其重心在OB的中心,OB重力为7/8G,力臂为7/16L。
如图10-9(b)所示,由杠杆平衡条件可知:
G左∙L左=G右∙L右+F∙OA
7/8G木×
7/16L木=1/8G木×
L木+G×
7/8L木
则G木=1/3G
【解析二】分析如图10-9(c)所示。
主要思路是因支点相邻两格的作用相互抵消,不予考虑。
右端所挂物体的重力G只与最左边的6格木棒重力作用相平衡,则
6/8G木×
4/8L木=G×
1/8L木
G木=1/3G
【解析三】如果将木棒看成一个整体,则这个整体的重力作用是使杠杆沿逆时针方向转动,而外力G的作用是使杠杆沿顺时针的方向转动。
分析如图10-9(d)所示。
G木∙3/8L木=G∙1/8L木
G木=1/3G=1/3∙120N=20N
【答案】40N
【反思】局部和整体的分析方法在物理学中是最基本的,而且是常用的方法,在力学的分析中,多个物体受力和一个物体受多个力时,我们常常采用这种方法。
从结果上来看,局部和整体的方法是等效的,不存在孰优孰劣的问题,只是从过程上来看,整体法解题往往较为简练。
A卷
1.__________________________叫做杠杆,这个固定点叫做_________;
促使杠杆转动的力叫做__________,阻碍杠杆转动的力叫做__________,这两个力对于使杠杆向哪个方向转动的作用是__________(选填“相同”或“相反”)的;
____________叫做力臂。
2.杠杆的平衡状态是指杠杆处于_________或_________________状态,杠杆的平衡条件是_____________________,数学表达式为_____________________。
3.动力臂为阻力臂4倍的杠杆是__________杠杆(选填“省力”或“费力”)。
若该杠杆受到的阻力为20N,则当动力为__________N时,杠杆处于平衡状态。
4.如图10-10所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3m,OB=0.2m。
A点处挂一个质量为2kg的物体G,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则物体G的重力大小为__________N,力F大小为___________N。
5.如图10-11所示,火车上有出售食品的手推车。
若货物在车内摆放均匀,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶手,这时手推车可看作___________,支点是________点;
当后轮遇到障碍物时,售货员向上提扶手,这时支点是__________点,此时用力比向下按时____________(选填“省力”或“费力”)。
6.在图10-12所示的简单机械中,属于费力杠杆的是()
7.在图10-13所示的各杠杆中,肯定不能使杠杆在水平位置的是()
8.下列关于杠杆的说法中,正确的是()
A.杠杆一定是直的
B.杠杆一定有支点
C.杠杆的支点可以不在杠杆上
D.杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和
9.在图10-14中,O为支点,若分别在右端施加力F1、F2、F3和F4,其中力臂最长的力是()
10.如图10-15所示的装置,AO=BO,A点挂一重200N的物体G,在B点施加一竖直向下的200N,则曲杆()
A.保持平衡
B.顺时针旋转
C.逆时针旋转
D.无法确定
11.把重4N和6N的A、B两个物体分别挂在杠杆的两端,当杠杆平衡时,两个力臂之比为()
A.2:
3
B.3:
2
C.5:
D.5:
12.某杠杆的动力臂是27cm,阻力臂是9cm,动力是30N,则阻力是()
A.90N
B.10N
C.7.5N
D.22.5N
13.如图10-16所示,已知物体重G=14N,AO=8cm,AB=20cm,当杠杆平衡时,拉力F的大小为()
A.4N
B.5.6N
C.19.6N
D.35N
14.如图10-17所示,杠杆已经平衡,下面各种做法中不会破坏杠杆平衡的是()
A.两边各加一个砝码
B.左边向右移动2小格,右边向左移动3小格
C.左边向右移动3小格,右边向左移动2小格
D.左边加1个砝码,并且向右移动3小格
15.如图10-18所示,杠杆的质量可以忽略不计,如果OB与OA长度的比为2:
3,在点A、B的钩上都挂上重物,已知点B挂300N的砝码时,杠杆处于静止平衡状态。
此时如果在A、B两端各增挂100N的砝码,杠杆将()
A.顺时针转动
B.逆时针转动
C.静止不动
D.无法判断
16.在图10-19中,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态,请根据图(a)、(b)、(c)中给出的力,分别画出力F1和F2的力臂L1、L2,或者根据给出的力臂,画出力的示意图。
17.在图10-20中,O是杠杆OAB的支点,请画出能使杠杆平衡的最小的力F1及其力臂L。
18.在做“研究杠杆平衡的条件”实验时,所用的器材有:
带刻度的杠杆、铁架台、钩码、细线(弹簧夹)和__________等。
实验前,首先把杠杆的中点支在支架上,调节__________,使杠杆在水平位置平衡。
实验中需要测定的物理量有________、_________、__________、_____________,实验的结论是____________________。
在图10-21中,每一个钩码质量均相同,杠杆已平衡,如在支点左侧的钩码下加挂一个相同的钩码,支点右侧的钩码一起向右一格,则这时杠杆____________平衡(选填“能”或“不能”)。
19.如图10-22所示,物体G重60N,O为支点,OB=10cm,AB=20cm,要使杠杆在水平位置平衡,在A点至少要加多少牛的动力?
。
20.一条扁担长1.5m,前端挂200N重的货物,后端挂300N重的货物,欲使担子在肩上恰好平衡,肩膀应离扁担的前端多远?
B卷
1.对于杠杆而言,可以将其分为三种:
(1)省力杠杆,F1__________F2,L1__________L2(选填“>
”、“<
”或“=”),特点是省__________但费__________,实例有_________、__________等;
(2)费力杠杆,F1__________F2,L1__________L2(选填“>
(3)等臂杠杆,F1__________F2,L1__________L2(选填“>
”或“=”),特点是既不__________也不__________,实例有_________、__________等。
2.大人和小孩玩跷跷板,小孩要把大人翘起来,大人离转动轴距离应__________些,小孩离转动轴距离应__________些(选填“远”或“近”),为了容易拉门,门的拉手应安在门的_________门轴处(选填“靠近”或“远离”)。
3.将下列机械用相应的代号填入空格内,其中等臂杠杆为__________;
省力杠杆为___________;
费力杠杆为____________。
(a)抽水机手柄;
(b)铡刀;
(c)镊子;
(d)开啤酒瓶的扳手;
(e)拔铁钉时的榔头;
(f)天平;
(g)钓鱼竿;
(h)扫地的扫帚;
(i)夹菜用的筷子;
(j)铁皮剪刀;
(k)理发剪刀;
(l)普通剪刀;
(m)手推独轮车。
4.已知杠杆动力臂跟阻力臂之比为10:
3,用12N的动力能撬动__________N的重物。
撬动过程中,动力作用点移动距离与阻力作用点移动距离之比是_____________。
5.在图10-23中,O为支点,物体均重12N,要使图(a)中杠杆平衡,在A点最小应加_____________N的力,方向_________;
要使图(b)中杠杆平衡,在B点最小应加_____________N的力,方向____________。
6.甲、乙两人分坐在跷跷板的两边,跷跷板向甲方下倾,可以确定()
A.甲体重大于乙体重
B.甲距支点的距离大于乙距支点的距离
C.甲体重×
甲距支点距离>
乙体重×
乙距支点的距离
D.条件不足,无法确定
7.下列说法正确的是()
A.杠杆的长度就是动力臂与阻力臂之和
B.杠杆的支点不一定在杠杆上
C.使用杠杆不一定省力,也不一定省距离
D.杠杆的支点一定在动力作用点与阻力作用点之间
8.若某根均匀圆木被竖直悬挂起来,用一个始终竖直向上的力将它从图10-24所示的状态拉至水平状态,所用的力的大小将()
A.一直变小
B.一直变大
C.先变大再变小
D.不变
9.如图10-25所示,人的前臂可视为杠杆,当曲肘将课本向上举起时,下列说法中正确的是()
A.前臂是省力杠杆,阻力臂变大
B.前臂是省力杠杆,阻力臂变小
C.前臂是费力杠杆,阻力臂变大
D.前臂是费力杠杆,阻力臂变小
10.在图10-26中,已知物体A重24N,AC=8cm,AB=20cm,CD=12cm,当杠杆平衡时,拉力F为()
A.16N
B.9.6N
C.6.86N
D.24N
11.水平地面上放置一根2m长的均匀的圆木,当从一端用150N的力刚好将其抬起时,这根圆木的重力是()
A.75N
B.150N
C.300N
D.不知阻力臂,无法计算
12.水平地面上放置一根2m长的不均匀的圆木,当从一端用150N的力刚好将其抬起时,又从另一端刚好用210N的力才将其抬起,则这根圆木重力为()
A.300N
B.360N
C.420N
13.杠杆的基本形状如图10-27所示,请在以下各图中的B点标出F2的方向。
14.画出图10-28的各图中F1和F2的力臂L1和L2。
15.请在图10-29的各图中B点画出所用的力,使图(a)、图(b)、图(c)所示的杠杆分别成为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。
16.如图10-30所示,杠杆AB处于平衡状态,力F1为5N。
请在B点做出使杠杆平衡的最小的力的图示。
17.请在图10-31中作出三个不同方向的对杠杆不起作用的力(可以尝试在不同位置)。
18.如图10-32所示,当用力推动一个车轮过一个小障碍物(或是一个球过障碍物)时,如何用力是最省力的?
在图10-30中画出示意图。
19.如图10-33所示,一根均匀木尺放在水平桌面上,它的一端伸到桌面的外面,伸到桌面外面那部分的长度是木尺的1/4,在木尺末端的B点加一个作用力F,当力F=3N时,木尺的另一端A开始向上翘起,那么木尺受到的重力为多少?
20.如图10-34所示,秤砣的质量为1kg,秤杆和秤盘的总质量为0.5kg,定盘星到提钮的距离为2cm,秤盘到提钮的距离为10cm,若有人换了一个质量为0.8kg的秤砣,售出2.5kg的物品,物品的实际质量是多少?
参考答案:
1.在力的作用下可以绕固定点转动的硬棒,支点,动力,阻力,相反,支点到力的作用线的距离
2.静止,匀速转动,杠杆平衡时,动力×
阻力臂,F1×
L2
3.省力,5
4.19.6,29.4
5.杠杆,C,B,省力
6.B7.C8.B9.C10.C
11.B12.A13.A14.C15.A
16.见图17.见图
18.弹簧测力计,平衡螺母,动力,动力臂,阻力,阻力臂,杠杆平衡时,动力×
阻力臂,能
19.20N20.0.9m
1.
(1)<
,>
,力,距离,撬棒,剪铁皮剪刀;
(2)>
,<
,距离,力,钓鱼竿,理发剪刀;
(3)=,=,省力,省距,摩天轮,天平
2.近,远,远离
3.(f),(a)(b)(d)(e)(j)(m),(c)(g)(h)(i)(k)
4.40,10:
5.36,竖直向上,4,竖直向下
6.C7.C8.D9.D10.A11.C12.B
13.图略14.图略15.见图
16.见图17.见图18.见图
19.3N
20.m=1.95kg
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 初中物理竞赛教程基础篇第10讲 杠杆附强化训练题及答案 初中 物理 竞赛 教程 基础 10 杠杆 强化 训练 答案