逍遥学能 2018-07-11 11:46
一、杠杆种类的判断
例1．杠杆在生产生活中普遍使用。下列工具在使用过程中，属于省力杠杆的是（ ）
解析：结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；铁锹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；铡刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故选D。
例2．如图是生活中常见的杠杆，其中属于生省力杠杆的是（ ），其中属于费力杠杆的是（ ）
解析：首先判断杠杆动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。所以属于省力杠杆的是：BD，属于费力杠杆的是：AC。故答案为：BD，AC。
二、杠杆力臂的画法
例3．如图1所示，用螺丝刀撬图钉，O为支点，请画出动力Fl的力臂L1。（保留作图痕迹）
解析：力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点。②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线。③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。如图2所示，过支点O作出动力F1的垂线，即为动力臂L1。
例4．如图3所示，工人用撬棍撬起石块，O为支点。
（1）画出阻力F2的力臂L2。
（2）画出工人在A点施加的最小动力F1的示意图。
解析：（1）图中石头所受的重力为阻力，O点为支点，过支点O向阻力F2的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是阻力臂；如图4所示。
（2）根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知：在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，要使动力最小，则动力臂必须最长，先确定最长的力臂——即离支点最远的点，由图知OA最长，所以OA作动力臂最长，过A点与OA垂直向下作垂线就得到动力F1的方向，如图4所示。
三、探究杠杆的平衡条件
例5．如图5所示，是小丽在“研究杠杆平衡条件”的实验中，使杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆（ ）
A.仍然平衡 B.不平衡，左端下降 C.不平衡，右端下降 D.无法确定
解析：原来杠杆平衡，是因为两边的力和力臂的乘积相等，现在把杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，就要看现在的力和力臂的乘积是否相等，据此分析得出结论。
设杠杆每一格长度为L，一个钩码的重力为G。
原来：2G×6L=3G×4L，杠杆平衡，现在在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码： 左边=3G×6L，右边=4G×4L，因为3G×6L＞4G×4L，所以杠杆不再平衡，左端下降。故选B。
例6．如图6所示是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是（ ）
A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定
解析：在探究杠杆平衡条件的实验中，要求使杠杆在水平位置平衡，同时，弹簧测力计的拉力方向也要求在竖直方向，这是为了能在杠杆上直接读出力臂的长度。若弹簧测力计向右倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会相应变短，根据杠杆的平衡条件，力相应变大，才能使杠杆仍保持平衡。故选B。
四、杠杆平衡条件的应用
例7．如图7所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，当A端挂重物G1，B端挂重物G2时，杠杆平衡，此时OA恰好处于水平位置，AO=BO，杠杆重力不计。则（ ）
A.G1＜G2 B.G1＞G2 C.G1=G2 D.都有可能
解析：杠杆示意图如图8所示，OA处于水平位置，GA对杠杆的拉力为竖直向下，所以G1对杠杆拉力的力臂LOA即为杠杆AO的长度，G2对杠杆拉力的方向也是竖直向下，但OB不是处于水平，所以GB对杠杆拉力的力臂LOB′小于OB的长度。
∵AO=BO， ∴LOA＞LOB′。
根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2可知，力与相应的力臂成反比关系，所以物体的重力G1＜G2。故选A。