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  4. 杠杆的平衡条件杠杆的应用

如图所示的杆秤是民间的一种测量工具.使用时,将待测物体挂在秤钩A上,用手拎住秤钮B或C(相当于支点),秤砣D在秤杆E上移动,当杆秤水平平衡时就可以在秤杆上读出示数(1)从科

一、题文

如图所示的杆秤是民间的一种测量工具.使用时,将待测物体挂在秤钩A上,用手拎住秤钮B或C(相当于支点),秤砣D在秤杆E上移动,当杆秤水平平衡时就可以在秤杆上读出示数                                            
(1)从科学的角度来看,杆秤应该是一种测量               大小的工具.    
(2)根据杠杆平衡的条件分析,使用杆秤时,当从秤纽C换到秤纽B时,最大测量值将变                    

考点提示:杠杆的平衡条件,杠杆的应用

二、答案

(1)质量  
(2)大

三、考点梳理

知名教师分析,《如图所示的杆秤是民间的一种测量工具.使用时,将待测物体挂在秤钩A上,用手拎住秤钮B或C(相当于支点),秤砣D在秤杆E上移动,当杆秤水平平衡时就可以在秤杆上读出示数(1)从科》这道题主要考你对 杠杆的平衡条件杠杆的应用 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:杠杆的平衡条件,杠杆的应用

考点名称:杠杆的平衡条件
  • 杠杆的平衡条件:
    动力×动力臂=阻力×阻力臂。

    在杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之几。

  • 利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:
    (1)确定杠杆支点的位置。
    (2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图。
    (3)确定每个力的力臂。
    (4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。

    例:如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO= 2OB。固定D点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=____N的力,在图上画出此时力F的方向。

    解析:要想得到施加在A点的最小力,就要找到最大力臂,由图可知,最大力臂应是OA,故过A点作们的垂线,方向斜向下即为最小力。据杠杆平衡条件得:F·OA=G·OB,代入数值为F×2OB=40N×OB,解方程得F=20N。
    答案:20   力F的方向如图


    实验法探究杠杆平衡条件:
        实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置上平衡,目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。当杠杆水平平衡时,O点距悬挂钩码处的距离便是力臂,而且可用杠杆上的“格数”代替力臂大小。

    例:我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。
    (1)实验没有挂钩码时,若杠杆左端下倾,则应将右端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。实验前使杠杆水平平衡的目的是____.
    (2)实验中,用图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式(    )
    A.一个人无法独立操作
    B.需要使用太多的钩码
    C.力臂与杠杆不重合
    D.力和力臂数目过多
    (3)图中,不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,保持左侧第____格的钩码不动,将左侧另外两个钩码改挂到它的下方,杠杆仍可以水平平衡。

    解析:(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,目的是方便地测量力臂。调节方法是将平衡螺母向杠杆偏高的一端调,即哪端轻向哪端调。
    (2)探究杠杆平衡条件时,用的力和力臂数目过多,每个力都会给杠杆转动带来影响,给探究过程带来麻烦。
    (3)根据杠杆平衡条件,即,所以l1=2(格)。

    答案:(1)右方便地测量力臂(2)D(3)2

    利用杠杆平衡条件求最小力的方法:
        由公式可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。当动力臂最长时,动力最小。要求最小动力,必须先画出最大动力臂。
    1.寻找最大动力臂的方法
    (1)当动力作用点确定后,支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;
    (2)动力作用点没有规定时,应看杠杆上哪一点离支点最远,则这一点到支点的距离即为最大动力臂。
    2.作最小动力的方法
    (1)找到最大动力臂后,过作用点作动力臂的垂线;
    (2)根据实际,动力能使杠杆沿阻力作用的反方向转动,从而确定动力的方向。

  •  

考点名称:杠杆的应用
  • 生活中常见的杠杆:
    (1)省力杠杆:钉锤、手推车、剪树枝的剪刀等(如图)。

     (2)费力杠杆:人的前臂、钓鱼竿、裁缝用的剪刀等 (如图)。

    (3)等臂杠杆:天平
  • 自行车中的杠杆:
         自行车(如图)由许多的简单机械构成,其中就包括各种各样的杠杆:

    (1)控制前轮转向的杠杆——车把。这是一个省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,达到控制自行车运动方向和平衡的目的。
    (2)控制刹车闸的杠杆——车把上的闸把。这也是一个省力杠杆,人们用很小的力就能拉动车闸,使其以比较大的压力压到车轮的钢圈上,与钢圈产生一定的摩擦力,使钢圈转速变慢或停止转动,从而达到减速的目的。
    (3)支持人重和货重的杠杆——三角杠、货架、前叉、后三角杠。这里的杠杆的主要目的是形成车身和承重。
    另外,在自行车上还有卡下杆的变形——轮轴。例如,自行车中轴上的脚蹬和花盘齿轮组成省力轮轴,因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径;车把与前叉轴组成省力轮轴,因为手握车把的半径大于前叉轴的半径;自行车后轴上的齿轮和后轮组成费力轮轴,因为齿轮的半径小于后轮的半径。

    杆秤:
         杆秤是利用杠杆平衡条件制成的。如图所示,秤杆上提绳的D点为支点,由于支点不在秤杆(包括秤钩)的重心B点上,在不称物体时,手提绳,秤杆不能平衡于水平位置,此时必须把秤砣挂在适当的位置D点上,才能使秤杆平衡。D点就是杆秤的零刻度线,通常叫定盘星。(如图所示)

        秤杆上从定盘星开始刻度是均匀的,用等分法可以确定杆秤的刻度。
        根据杠杆的平衡条件,改变支点的位置(即在秤钩处加上一个提绳),这样又可以用上面的方法刻出新的刻度来。一般的杆秤都备有两个提纽,两套刻度.大大增加了秤的称量范围。

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