初中物理培優(yōu)競(jìng)賽第十二講杠桿

初中物理培優(yōu)競(jìng)賽第十二講杠桿溫故知新：例1、如圖所示，彈簧上端固定于天花板，下端連接一圓柱形重物。先用一豎直細(xì)線拉住重物，使彈簧處于原長，此時(shí)水平桌面上燒杯中的水面正好與圓柱體底面接觸。已知圓柱形重物的截面積為l0cm2，長度為l0cm；燒杯橫截面積20cm2，彈簧每伸長lcm的拉力為0．3N，g=10N／kg，重物密度為水的兩倍，水的密度為l03kg／m3典型例題一：力臂例1、如圖，輕桿OB在外力作用下保持靜止（O為支點(diǎn)），請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力臂和阻力臂.F1F1ABF2O拓展1、（1）請(qǐng)你在圖中畫出使用剪刀時(shí)，杠桿AOB所受動(dòng)力F1的示意圖和動(dòng)力臂L1、阻力臂L2。（2）如圖所示，F(xiàn)1是作用在抽水機(jī)手柄A點(diǎn)處的動(dòng)力，O為支點(diǎn)。請(qǐng)畫出動(dòng)力F1的力臂L1和阻力F2。典型例題二:杠桿平衡例2、小朱用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究杠桿的平衡條件。（1）在調(diào)節(jié)杠桿的平衡時(shí)，如果杠桿右側(cè)高左側(cè)低，應(yīng)將兩端的平衡螺母向____________調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡。使杠桿在水平位置平衡的好處是____________________________________。（2）如圖所示，杠桿上每小格長為2cm，在支點(diǎn)左側(cè)的A點(diǎn)掛3個(gè)重均為0.5N的鉤碼，在支點(diǎn)右側(cè)B點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，使其在水平位置平衡。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為____________N。如果保持B點(diǎn)不動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的方向向右傾斜，使杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變____________。原因是____________________________________。（3）請(qǐng)你在下面的方框中，畫出實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)記錄表格，不必填數(shù)據(jù)。（4）小朱把多個(gè)鉤碼掛在杠桿的兩端，調(diào)節(jié)鉤碼的個(gè)數(shù)與位置最終使杠桿平衡，請(qǐng)你分析上圖所示的平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)述當(dāng)杠桿受到多個(gè)力時(shí)，它的平衡條件應(yīng)當(dāng)是：_______________________________。拓展2、地面上有一條大木桿，抬起A端需用力300牛，抬起B(yǎng)端需用力200牛。這條木桿的_________端較粗，整個(gè)木桿的重量（所受的重力）為_________牛。例3、如圖一均勻杠桿A處掛2個(gè)鉤碼，B處掛1個(gè)鉤碼，杠桿恰好平衡，若鉤碼質(zhì)量均為50g，在A、B兩處再各加一個(gè)鉤碼，則（）A.杠桿仍平衡B.杠桿左邊向下傾C.杠桿右邊向下傾D.無法確定杠桿是否平衡拓展3、如圖所示的輕質(zhì)杠桿，AO小于BO．在A、B兩端懸掛重物G1和G2后杠桿平衡．若將G1和G2同時(shí)向支點(diǎn)O移動(dòng)相同的距離，則()A.杠桿仍保持平衡B.杠桿的A端向下傾斜C.杠桿的B端向下傾斜D.無法判斷例4、如圖所示，粗細(xì)均勻的直尺AB，將中點(diǎn)O支起來，在B端放一支蠟燭，在AO的中點(diǎn)O′上放兩支蠟燭，如果將三支完全相同的蠟燭同時(shí)點(diǎn)燃，它們的燃燒速度相同．則在蠟燭燃燒的過程中，直尺AB將（）A．始終保持平衡B．蠟燭燃燒過程中A端逐漸上升，待兩邊蠟燭燃燒完了以后，才恢復(fù)平衡C．不能保持平衡，A端逐漸下降D．不能保持平衡，B端逐漸下降拓展4、取一根粗細(xì)均勻的直鐵絲，在它的中點(diǎn)用線懸掛起來，鐵絲恰好平衡。如果把其右半段對(duì)折起來，如圖所示，則鐵絲將()A、仍保持平衡；B、往左端下沉；C、往右端下沉；D、無法確定。典型例題三:求最小力問題例5、畫出使杠桿AB在圖所示位置靜止時(shí)所用最小力F的作用點(diǎn)和方向。拓展5、（1）如圖所示，曲桿AOBC自重不計(jì)，O為支點(diǎn)，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm，要使曲桿在圖示位置平衡，請(qǐng)作出最小的力F的示意圖和其力臂L。（2）如圖所示，唐師傅想用最省力的方法把一個(gè)油桶推上臺(tái)階．請(qǐng)你在圖中畫出這個(gè)力的示意圖．（3）如圖所示，一只圓柱形油桶，高80cm，底部直徑為60cm，盛滿油以后總重為3000N，要想使底部D稍稍離開地面，在B點(diǎn)要加的最小力為多大？同時(shí)請(qǐng)作出最小的力F的示意圖和其力臂L。典型例題四：力的變化例6、如圖所示，在杠桿OA上的B點(diǎn)懸掛重物G，A端用細(xì)繩吊在小圓環(huán)E上，且細(xì)繩AE長等于圓弧CED的半徑，此時(shí)杠桿恰好成水平狀態(tài)，A點(diǎn)與圓弧CED的圓心重合．E環(huán)從C點(diǎn)沿順時(shí)針方向逐漸滑到D點(diǎn)的過程中，吊繩對(duì)A端的作用力大小將（）A．保持不變B．逐漸變大C．由大變小，再由小變大D．由小變大，再由大變小例7、一根直桿可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在直桿的中點(diǎn)掛一重物，在桿的另一端施加一個(gè)方向始終保持水平的力F，如圖所示，在力F使直桿從豎直位置慢慢抬起到接近水平位置的過程中，力F大小的變化情況是()A．一直在增大B．一直在減小C．先增大后減小D．先減小后增大拓展7、（1）如圖所示.作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B,在這個(gè)過程中的動(dòng)力F()A變大B變小C不變D先變大后變?。?）如圖所示.作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置C,在這個(gè)過程中的動(dòng)力F()A變大B變小C不變D先變大后變小例7、作用在杠桿一端且始終豎直向上的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，在這個(gè)過程中，力F()A．不變B．變大C．變小D．先變大后變小例8、某工地在冬季水利建設(shè)中設(shè)計(jì)了一個(gè)提起重物的機(jī)械，圖是這個(gè)機(jī)械一個(gè)組成部分的示意圖。OA是根鋼管，每米受重力為30N；O是轉(zhuǎn)動(dòng)軸；重物的質(zhì)量m為150kg，掛在B處，OB＝1m；拉力F加在A點(diǎn)，豎直向上，取g＝10N/kg。為維持平衡，鋼管OA為多長時(shí)所用的拉力最??？這個(gè)最小拉力是多少？例9、為保證市場(chǎng)的公平交易，我國已有不少地區(qū)禁止在市場(chǎng)中使用桿秤。桿秤確實(shí)容易為不法商販坑騙顧客提供可乘之機(jī)。請(qǐng)看下例。秤砣質(zhì)量為1千克，秤桿和秤盤總質(zhì)量為0.5千克，定盤星到提紐的距離為2厘米，秤盤到提紐的距離為10厘米（圖）。若有人換了一個(gè)質(zhì)量為0.8千克的秤駝，售出2.5千克的物品，物品的實(shí)際質(zhì)量是多少？初中物理培優(yōu)競(jìng)賽第十三講滑輪【溫故知新】例1、一個(gè)600N重的成年人和一個(gè)小孩都過一道5m寬的水渠。成人從左岸到右岸，而小孩從水渠右岸到左岸，兩岸各有一塊4m出一種方式過渠。并分析在忽略木板自身重量和木板疊交的距離情況下，要使成年人和小孩都能平安過渠，小孩的體重不能輕于多少牛例2、“一個(gè)和尚挑水吃，兩個(gè)和尚抬水吃，三個(gè)和尚沒水吃”，這是民間流傳的一個(gè)故事，現(xiàn)給你兩根長度相同且自重忽略不計(jì)的扁擔(dān)和一只水桶，請(qǐng)你幫他們想出一個(gè)辦法來，使甲、乙、丙三個(gè)小和尚共抬一桶水且各自承受的壓力相同。要求畫出簡(jiǎn)要示意圖，并算出水桶的懸掛位置。例3、一架不準(zhǔn)確的天平，是因?yàn)樗鼨M梁左右兩臂不等長，雖然砝碼很準(zhǔn)確，但是通常的辦法卻不能稱得待測(cè)物體質(zhì)量的準(zhǔn)確值。你能想出什么好辦法用這架天平稱得物體質(zhì)量的準(zhǔn)確值嗎？說出你的辦法。例4、在如圖所示的裝置中OC＝1m，OD＝1．5m，A、B為兩鐵塊，當(dāng)A全部浸沒在水中時(shí)，杠桿恰好平衡。求A、B兩鐵塊的體積比VA／VB是多少(桿和滑輪的質(zhì)量不計(jì)，ρ鐵＝7.8×103kg／m３ρ水＝1.0×103例5、用同種材料制成的物體A和B，分別掛在如圖所示的杠桿的兩端，且GA>GB，此時(shí)杠桿平衡（圖甲）若物體全部浸沒在水中（圖乙）杠桿是否還能平衡（桿重不計(jì)）？

【滑輪組】1、定滑輪和動(dòng)滑輪例1、小李的質(zhì)量為50kg，可以舉起80kg的杠鈴；小胖的質(zhì)量為70kg，可以舉起60kg的杠鈴。他們兩人通過如圖所示的裝置來比賽，雙方都竭盡全力，看誰能把對(duì)方拉起來。比賽結(jié)果應(yīng)是（）A．小李把小胖拉起B(yǎng)．小胖把小李拉起C．兩個(gè)都拉不起D．兩個(gè)都拉起例2、如圖11所示，質(zhì)量為60kg的人，站在質(zhì)量為30kg的吊籃內(nèi)，他至少用＿＿＿＿N的拉力拉住繩子，才能使自己和吊籃在空中保持靜止。（g＝10N/kg）例3、周一清晨，學(xué)校要舉行莊嚴(yán)的升旗儀式，在旗桿頂部安裝的是＿＿＿＿＿滑輪，它的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。電子秤例4、如圖是利用電子秤顯示水庫水位裝置的示意圖。該裝置主要由不計(jì)重力的滑輪C、D，長方體物塊A、B以和輕質(zhì)杠桿MN組成。物塊A通過細(xì)繩與滑輪C相連，物塊B通過細(xì)繩與杠桿相連。杠桿可以繞支點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿始終在水平位置平衡，且MO∶ON=1∶2。已知物塊A的密度為1.5×103kg/m3，底面積為0.04m2，高1m，物塊B電子秤（1）當(dāng)物塊A的頂部剛沒入水面時(shí)，底部受到水的壓強(qiáng)大??；（2）當(dāng)物塊A的頂部剛沒入水面時(shí)，物塊A所受的拉力大??；（3）若水位發(fā)生變化，當(dāng)電子秤的示數(shù)為55N時(shí)，求物塊A浸入水中的深度。2、滑輪組例5、如圖所示，吊籃的重力為400牛，動(dòng)滑輪重力為50牛，定滑輪重力為40牛，人的重力為600牛，人在吊籃里拉著繩子不動(dòng)時(shí)需用力：（）A．218牛B．220牛C．210牛D．236牛例6、如圖所示的是用一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，用這個(gè)滑輪組提升重為300牛的重物（忽略滑輪組和繩子重和摩擦）(1)在圖甲上畫出當(dāng)動(dòng)力F=150牛時(shí)繩子繞法；(2)在圖乙上畫出當(dāng)動(dòng)力F=100牛時(shí)繩子的繞法。例7、有A、B兩個(gè)由不同材料制成的實(shí)心正方體，它們的重力分別為GA、GB，密度分別為ρA、ρB，且B物體邊長是A物體邊長的兩倍。將A疊放于B正上方置于水平桌面上，A對(duì)B的壓強(qiáng)與B對(duì)桌面的壓強(qiáng)相等。用甲、乙兩滑輪組分別勻速提升A、B兩物體，如圖6所示，在相同時(shí)間內(nèi)兩物體被提升高度分別為hA和hB，2hA=5hB。已知兩滑輪組動(dòng)滑輪重分別為G甲和G乙，且G甲?G乙=1?3。兩滑輪組的機(jī)械效率分別為η1和η2，功率分別為P1和P2A．η1:η2=1:1B．ρA:ρB=3:8C．P1:P2=5:3D．GA:GB=1:8例8、有一個(gè)體積為0.1m3、重為6860N的鑄鐵件不慎