初中物理經(jīng)典題解析——杠桿考題歸類點(diǎn)撥

1、杠桿考題歸類點(diǎn)撥 題型一：會(huì)確認(rèn)并回出杠桿的力臂點(diǎn)撥：例1如圖1甲所示的鋼絲鉗，其中 A為剪鋼絲處，B為手的用力點(diǎn)，。為轉(zhuǎn)動(dòng)軸（支點(diǎn)），圖乙為單側(cè)鉗柄及相連部分示意圖，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出剪鋼絲時(shí)的動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂Li、阻力臂L2。點(diǎn)撥：畫力臂時(shí)必須注意力臂是“支點(diǎn)到力的作用線的距離”，而不是“支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離”。力的 作用線是通過力的作用點(diǎn)并沿力的方向所畫的直線。答案：如圖丙所示例2如圖2所示杠桿中，動(dòng)力臂用 L表示，圖中所畫力臂正確的是（）由圖3可以看出，這是一個(gè)（）A.費(fèi) C.既費(fèi)力，也費(fèi)距離的杠桿 D.既省點(diǎn)撥：動(dòng)力臂是“支點(diǎn)到動(dòng)力的作用線的距離”，畫動(dòng)力臂時(shí)應(yīng)從支點(diǎn)向動(dòng)力的

2、作用線作垂線。四個(gè)圖中只 有D是正確的。答案：D題型二：判斷是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿例3下列工具中，屬于省力杠桿的是（）A.夾郵票用的鐐子 B.理發(fā)師修剪頭發(fā)用的剪刀 C.剪鐵絲用的鋼絲鉗 D.釣魚用的魚竿點(diǎn)撥：根據(jù)杠桿平衡條件，我們把杠桿分為三類：省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。如果動(dòng)力臂比阻力臂長, 就是省力杠桿；如果動(dòng)力臂比阻力臂短，就是費(fèi)力杠桿；如果動(dòng)力臂和阻力臂相等，就是等臂杠桿。上面例子的實(shí) 質(zhì)都是考查的杠桿的分類。A、B、D三種杠桿均是阻力臂大于動(dòng)力臂，所以它們都是費(fèi)力杠桿。答案：C例4人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，但最基本的運(yùn)動(dòng)形式是，骨骼在肌肉提供的動(dòng)力作用下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3 所示是

3、手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相當(dāng)于杠桿，肱二頭肌收縮提供動(dòng)力 力、省距離的杠桿 B.省力、費(fèi)距離的杠桿 力，也省距離的杠桿點(diǎn)撥：本題與生活實(shí)際相聯(lián)系，由于人的前臂相當(dāng)于杠桿，動(dòng)力臂和阻力臂已經(jīng)固定，且阻力臂大于動(dòng)力臂，是一 個(gè)費(fèi)力杠桿。根據(jù)杠桿平衡條件可知：在動(dòng)力臂和阻力臂確定的情況下，手托起的物體越重，肌肉提供的動(dòng)力越大， 感覺越累。答案：A例5杠桿在我國古代就有了許多巧妙的應(yīng)用。 護(hù)城河上安裝使用的吊橋就是一個(gè)杠桿，由圖4可知它的支點(diǎn)是 點(diǎn)（填“A"、B"或" C'）,在勻速拉起時(shí)，它屬于一個(gè) 杠桿（填“省力”或“費(fèi)力”），并在圖中畫動(dòng)力臂 Lio點(diǎn)撥

4、：杠桿的動(dòng)力和阻力指的都是杠桿吊橋受到的力，所以動(dòng)力是繩對(duì)吊橋的作用力，阻力是吊橋的自身的重力。確定吊橋這個(gè)杠桿動(dòng)力臂和阻力臂的關(guān)系，需要找到支點(diǎn)，如圖支點(diǎn)在C點(diǎn)，動(dòng)力臂Li大于阻力臂CQ吊橋是一個(gè)省力杠桿。動(dòng)力臂 Li如圖5所示。題型三：有關(guān)杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)題及應(yīng)用題例6在探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)中：（填“左”或“右”）1 .小軍將杠桿放在水平桌面上，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾。那么他應(yīng)將杠桿右端螺母向調(diào)節(jié)一些，使杠桿在位置平衡。答：2.實(shí)驗(yàn)時(shí)只有8個(gè)相同的鉤碼，杠桿上畫有均勻的格子，當(dāng)在A點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼如圖6所示，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？（請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩種方案）點(diǎn)撥：解題的關(guān)鍵是依據(jù)杠桿的平衡

5、條件，看左、右兩邊的力和力臂的乘積 是否相等。若乘積相等，則杠桿平衡；若乘積不等，那么杠桿將向乘積大的一邊下 傾。答案：1. （1）右；（2）水平。2.2個(gè)鉤碼掛在“6”處；3個(gè)鉤碼掛在 “4”處等。例7在研究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，在處理數(shù)據(jù)過程中，有同學(xué)猜想杠桿的平衡條件可能是“動(dòng)力十動(dòng) 力臂=阻力十阻力臂”。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，獲得了下述數(shù)據(jù):動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂Li/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm4554于是，他們認(rèn)為自己的猜想得到了驗(yàn)證。你認(rèn)為他們的實(shí)驗(yàn)過程存在什么問題?點(diǎn)撥：在解決具體問題中出現(xiàn)的障礙，往往不是知識(shí)本身，恰恰是思路、方法不對(duì)頭造成的。答案：（1）不能只憑一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論

6、，必須在多次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過分析和論證才能得出結(jié)論。（2）單位不同的兩個(gè)物理量不能直接相加。例8 根長1m左右、粗細(xì)均勻的細(xì)木棒，一個(gè)已知質(zhì)量為 m的鉤碼，一把刻度尺，還有一些細(xì)繩和一只鉛筆。 只用這些器材如何測(cè)出這根細(xì)棒的質(zhì)量？寫出實(shí)驗(yàn)步驟及導(dǎo)出計(jì)算木棒質(zhì)量的公式。點(diǎn)撥：細(xì)木棒可看作杠桿，利用杠桿平衡條件來求解，關(guān)鍵是找到一個(gè)合適的支點(diǎn)，使掛有鉤碼的細(xì)木棒在 水平位置平衡。用刻度尺測(cè)出力臂，即可求出木棒的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用刻度尺找出木棒重心，用鉛筆在重心處做出標(biāo)記C;如圖7所示；（2）用細(xì)線系住木棒上的某一點(diǎn)作為杠桿上的支點(diǎn)；（3）把質(zhì)量為m的鉤碼用細(xì)線系好后套在木棒上；（4）左、右調(diào)

7、節(jié)鉤碼或支點(diǎn)的位置使木棒在水平位置平衡；（5）用刻度尺分別量出支點(diǎn)到木棒重心及支點(diǎn)到系鉤碼細(xì)線的距離Li和L2計(jì)算：設(shè)木棒質(zhì)量為 M,根據(jù)杠桿的平彼f條件可得出MgL=mgL即ML=mL所以木棒的質(zhì)量為學(xué)好簡(jiǎn)單機(jī)械的關(guān)鍵、杠桿學(xué)習(xí)杠桿的關(guān)鍵點(diǎn)：（1）支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，同一根杠桿使用方法不同，支點(diǎn)的位置可能不同，要能根據(jù)具體情況區(qū)分支點(diǎn)。（2）畫動(dòng)力或阻力時(shí)應(yīng)注意力的作用點(diǎn)和方向。動(dòng)力和阻力都是杠桿受到的力，其作用點(diǎn)都在杠桿上。有同學(xué)認(rèn)為同一根杠桿上動(dòng)力和阻力的方向一定相同，有 同學(xué)認(rèn)為一定不同， 這都是錯(cuò)誤的。正確的認(rèn)識(shí)是：動(dòng)力和阻力能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的。即一個(gè)力能使杠桿向順時(shí)

8、針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一個(gè)力一定是能使杠桿向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）力臂不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距 借用幾何用語，力臂不是 離。作點(diǎn)到直線的距離必例1 （2009成都）小 件”，他在完成教材中的離，而是支點(diǎn)到力的作用線的距離。點(diǎn)到點(diǎn)的距離，而是點(diǎn)到直線的距 須使用直角三角板的兩個(gè)直角邊。明進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是“探究杠桿的平衡條 探究任務(wù)后，又多加了一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)進(jìn)行探究。 他的困惑是：在圖1所示杠桿已經(jīng)平衡的情況下，不知道怎樣測(cè)彈簧拉力的力臂。請(qǐng)你在圖1中幫小明作出彈簧拉力 F對(duì)支點(diǎn)O的力臂。解析：畫力臂可以按“找點(diǎn)、畫線、作垂線、標(biāo)符號(hào)”這樣的步驟完成?！罢尹c(diǎn)”找支點(diǎn)。由題意知，杠桿的支點(diǎn)是 Q “畫線”

9、畫出力的作用線。將 F分別向兩端延長，變?yōu)橐粭l直線，就是力的作用線?！白鞔咕€”用直角三角板的兩條直角邊從支點(diǎn)O向力的作用線畫垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂?！皹?biāo)符號(hào)”把支點(diǎn)到垂足的距離用大括號(hào)或帶箭頭的線段勾出，在旁邊標(biāo)上字母L。答案：如圖2所示。、杠桿平衡條件及應(yīng)用 （1）利用我山二居心來判斷一個(gè)桿桿是否平衡，若等式成立桿桿平衡,反之不平衡（2）利用=居4進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。先根據(jù)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng) 的效果，找出動(dòng)力和阻力；再根據(jù)支點(diǎn)的位置，確定每個(gè)力的力 臂；最后根據(jù)杠桿的平衡條件，代入數(shù)據(jù)計(jì)算出結(jié)果。3）三種杠桿的劃分：依據(jù)是杠桿的平衡條件，即 鳥匕=瑪區(qū) ,若Li>L2,則 F1<F2；同

10、理可得出其它結(jié)論。三種杠桿的劃分與比較見下表。杠桿名 稱力臂的比較力的比較距離的比較特點(diǎn)省力杠 桿動(dòng)力臂大于阻 力臂動(dòng)力小于 阻力動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力 點(diǎn)移動(dòng)的距離能省力但費(fèi)距離費(fèi)力杠 桿動(dòng)力臂小于阻 力臂動(dòng)力大于 阻力動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離小于阻力 點(diǎn)移動(dòng)的距離費(fèi)了力但能省距離等臂杠 桿動(dòng)力臂等于阻 力臂動(dòng)力等于 阻力動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離等于阻力 點(diǎn)移動(dòng)的距離雖不省力但能改變用 力的方向例2 （2009四川綿陽）桿秤是一種很古老但現(xiàn)在仍然在廣泛使用的一種測(cè)量質(zhì)量的工具。小林同學(xué)用一桿秤稱一實(shí)心球的質(zhì)量，如圖3所示。當(dāng)桿秤在水平位置平衡時(shí)，秤泥拉線正好壓在4 kg的刻度線上。根據(jù)秤泥拉線

11、、提紐和稱鉤所在秤桿的位置之間的距離的粗略關(guān)系，可以估測(cè)出秤泥的質(zhì)量大約是（）A. 10 gB . 400 gC . 1000 gD. 4000 g解析：桿秤是利用杠桿的平衡條件工作的，桿秤平衡時(shí)滿 足片。二耳4。此時(shí)的F1、F2分別是實(shí)心球和秤泥對(duì)秤桿的拉力，其大小就等于它們受到的重力。秤泥拉線正好壓在 4 kg的刻度線上，說明實(shí)心球的質(zhì)量為4 kg。當(dāng)桿秤在水平位置平衡時(shí)，提紐到稱鉤所在秤桿位置的距離，及提紐到秤尼拉 線的距離分別是 L1、L20根據(jù)圖3估方t L2=4L1 o答案：C圖4用點(diǎn)例3 （2009山東濰坊）汶川地震中，滾滾的山石擋住了道路。增援人員要用撬棒撬開山石，分別沿 如圖

12、所示的四個(gè)方向用力，其中最省力的是（）A. qFl方向 B.沿F2方向 C.沿F3方向 D.沿F4方向 分析：題目中撬棒白支點(diǎn)是 Q什么時(shí)候最省力呢？根據(jù)杠桿的 平衡條件用乙二瑪4,在F2、L2不變的情況下，要使 Fi最小， 必須使Li最大。Li的最大值是多少呢？圖中 Li的最大值就等于 O點(diǎn)到手的距離，與之垂直的力就是最小的力。答案：C點(diǎn)撥：要作出使杠桿平衡的最小的力，根據(jù)杠桿的平衡條件， 必須使這個(gè)力的力臂最長。一般情況下，這個(gè)最長的力臂就是從支點(diǎn)到力的作 的長度，與之垂直的力就是最小的力。三、摩擦力1 .定義：兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)在接觸面上 產(chǎn)生一種阻

13、礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力就叫摩擦力。2 分類：。踵陋摩擦力摩賽I滑動(dòng)摩薛1_潦動(dòng)摩摩3,摩擦力的方向：摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,有時(shí)起阻力作用,有時(shí) 起動(dòng)力作用。4 .靜摩擦力大小應(yīng)通過受力分析，結(jié)合二力平衡求得。5 .在相同條件（壓力、接觸面粗糙程度相同）下，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得益6 .滑動(dòng)摩擦力：測(cè)量原理：二力平衡條件。測(cè)量方法：把木塊放在水平長木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)， 讀出這時(shí)的拉力就等于滑動(dòng)摩擦力的大小。結(jié)論：接觸面粗躲程度相同時(shí)，壓力越大滑動(dòng)摩擦力越大；壓力相同時(shí)，接觸面越 粗糙滑動(dòng)摩擦力越大。該研究采用了控制變量法。由前兩結(jié)論可概括為：滑動(dòng)摩擦力的 大小

14、與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)還可研究滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面大 小、運(yùn)動(dòng)諫度大小等無關(guān)。三、定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的比較定義特點(diǎn)實(shí)質(zhì)重物提升的高度 h型與繩子通過的距離s的關(guān)系士 7E滑 輪使用過程中，滑 輪的位直小改變不省力，但可以改變用 力方向F= G物（不計(jì)摩擦）等臂杠桿s = h動(dòng) 滑 輪使用過程中，滑 輪的位置隨物體 改變能省力，但不能改變用力方向2F =2（G物+G動(dòng)）（不計(jì)摩擦）動(dòng)力臂是阻 力臂二倍的 省力杠桿s =2 h滑 輪 組將定滑輪和動(dòng)滑 輪組合在一起即 為滑輪組可以省力，也可以改變用Ri詢F =祝（G物+G動(dòng)）（不計(jì)摩擦，n指承擔(dān)物重 的繩子的股數(shù)）s =

15、nh （n指承擔(dān)物重的繩子的股 數(shù)）800NI,而繩上吊例4 （2009河南?。┤鐖D5所示，不考慮滑輪與輕繩之間的摩擦，米袋總重為著的靜止的“紳士”重 500N,則米袋對(duì)地面的壓力為（）A. 500NB. 250NC. 300ND. 800N解析：從圖5判斷，圖中的滑輪是定滑輪，“紳士”通過定滑輪對(duì)米袋向上的拉力等于他的重力，則米袋對(duì)地面的壓力為800N-500N=300N。 答案：C例5 （2009福州）用滑輪組將一個(gè)重為5N的物體勻速提升10cm,由圖6可知，繩端受到的拉力 F為 N,繩端移動(dòng)的距離 s為 cm=解析：繩端受到的拉力可以通過彈簧測(cè)力計(jì)讀出，為 2. 0N。從滑輪組的繞線可以

16、看出有三股繩子連著動(dòng)滑輪，所以 n=3,則s = nh =3 x 10cm=30cm答案：2. 030例6 （2009浙江麗水）小漢同學(xué)在“研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了正確操作，并記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與課本中“使用動(dòng)滑輪能省一半力”的結(jié)論不符。面對(duì)這一事實(shí)，下列做法中最不可取的是（ ）A.與同學(xué)分析可能原因B.實(shí)驗(yàn)失敗，停止實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N9 F/N11 . 00. 6521 . 50. 9032. 01. 15C.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，重新實(shí)驗(yàn)D.查閱資料，了解結(jié)論的適用條件解析：對(duì)于“使用動(dòng)滑輪能省一半力”，我們是通過實(shí)驗(yàn)探究得出來的。可是小漢同學(xué)在進(jìn)行這 個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，

17、實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻與課本中的結(jié)論不符。問題在哪里呢？題目排除了操作錯(cuò)誤，記錄的數(shù)據(jù)也 正確。實(shí)際上，物理中的許多結(jié)論都是在忽略某些次要因素的基礎(chǔ)上得出的。“使用動(dòng)滑輪能省一 半力”，是在不考慮動(dòng)滑輪和繩子的重力，并不考慮摩擦的情況下獲得的結(jié)論。而在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 這些因素都是存在的。 如果把這些因素都考慮進(jìn)去，勢(shì)必得不出規(guī)律性的東西，得不到正確的結(jié)論。怎么辦呢？此時(shí)就要設(shè)法減小以上次要因素的影響，如選用更輕的動(dòng)滑輪和繩子，進(jìn)一步減小摩擦,還有盡可能使物體重力更大一些等。答案：B怎樣做出杠桿中的最小動(dòng)力根據(jù)杠桿的平衡條件 F Li=F L2可知，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所使用的動(dòng) 力最小，

18、必須使動(dòng)力臂最長。而在通常情況下，連接杠桿中支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)這兩點(diǎn)所得到的線段 是最長的，所以要做出杠桿中的最小動(dòng)力，可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：（1）確定杠桿中的支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)的位置；2）連接支點(diǎn)與動(dòng)力作用點(diǎn)，得到最長的線段；（3）經(jīng)過動(dòng)力作用點(diǎn)做出與該線段垂直的直線；（4）根據(jù)杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動(dòng)力方向。一、知道杠桿中的動(dòng)力作用點(diǎn)的位置在有些作圖題中，杠桿的動(dòng)力作用點(diǎn)的位置已經(jīng)知道，我們就可以按照上述步驟進(jìn)行正確做圖。例1如圖1,杠桿AOBC可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在 A處掛上一重物 G,欲在C處施加一最小動(dòng)力,使其能在圖示位置平衡。請(qǐng)做出此動(dòng)力的方向。分析：（1）杠桿AOBC可的支點(diǎn)；且要求在C處做出（2）連接支點(diǎn)O與動(dòng)力作（3）過C點(diǎn)做線段OC的 （4）由圖可知，由于阻力 兩側(cè)，故兩力的方向必須基 的方向應(yīng)向下。（如圖所示）以繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所以。點(diǎn)是杠桿最小動(dòng)力，故 C點(diǎn)是動(dòng)力作用點(diǎn)。用點(diǎn)C,得一線段OC;垂線；作用點(diǎn)A與動(dòng)力作用點(diǎn)C在支點(diǎn)。的 本一致，才能使杠桿平衡。所以動(dòng)力二、不知道杠桿中的動(dòng)力作用點(diǎn)的位置如果不知道杠桿的