杠杆原理什么意思_杠杆作图例析
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作图题是物理中考的必考题型之一,而杠杆作图在其中出现的频率是比较高的.许多同学在作图时往往由于概念不清,或者审题不明,会出现一些无谓的失误,造成失分.实际上,杠杆作图题就那么几种类型,只要同学们清楚有关杠杆的基本概念,审清题意,此类作图题完全可以轻松解决.
类型一:已知力与支点,作力臂
例1 如图1所示,O为支点,杠杆在力F的作用下静止,请在图中画出力F的力臂l.
解析 此类型作图题比较简单,只要理解力臂的概念“从支点到力的作用线的垂直距离”就能准确画出,如果不能直接作垂线,则只要将力的作用线延长即可,注意延长线要用虚线.
例2 如图2所示,杠杆AO可绕支点O转动,在B点悬挂一重物G,细绳固定于A点,绕过定滑轮在力F的作用下,使杠杆绕O点沿逆时针匀速转动,请画出此杠杆的动力臂l1.
解析 本题虽然也已知支点和力,但是要注意图中的力F并不是杠杆的动力,常见错误就是有同学会直接作O点到图中力F的垂线段.动力的定义是“使杠杆转动的力”,故受力物体必须是杠杆,作用点应在杠杆上.本题必须先作出动力F1,才能准确作出动力臂l1.
类型二:已知支点和力臂,作动(阻)力
例3 如图3所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,l1为F1的力臂.请在图中作出F2的力臂l2及力F1.
例4 如图4所示,请画出动力臂为l1的动力F1的示意图.
解析 此类型题在解决时,不仅要让力的作用线和已有的力臂垂直,还要注意力的作用点要画在杠杆上,以及标出力的方向.例3的动力和阻力在支点的同侧,所以两力的方向相反,而例4的动力和阻力在支点的两侧,故两力方向大致相同.
类型三:生活中的杠杆
例5 如图5为从井中取水的装置,如图所示,其在力F1的作用下工作,请画出此时作用于B点的力F2.
例6 如图6用羊角锤拔木板中的钉子,作出此时的阻力F2.
解析 现在的很多同学有一个共同点,就是严重缺乏生活体验,对于以上的工具,大多数同学都没有见过.所以同学们有机会最好找些实物感受一下,也可以利用身边的物品,如铅笔、小刀、塑料尺来模拟题中的装置,先准确找到支点,再作出力与力臂.
类型四:作出最小力
例7 在图7中,画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图和这个力的力臂l(要求保留作图痕迹).
例8 如图8所示,画出使轻质杠杆AB在图示位置静止时,作用于A点的所用最小力F的示意图.
解析 根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力就越小.若要作出使杠杆保持平衡的最小动力,就必须先找出最大动力臂.
(1)寻找最大动力臂的方法:①动力的作用点确定的时候,则支点到动力作用点之间的线段即为最大动力臂;②动力的作用点没有确定时,应观察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找出最大动力臂后过动力作用点作动力臂的垂线;②根据杠杆平衡的实际情况确定动力的方向,最后标上箭头和字母F或F1.
类型五:人体中的杠杆
例9 如图9所示,某同学在做运动时,可将他视为一个杠杆,支点为O,他的重心在A点,请画出此“杠杆”的动力F的示意图.
解析 当人在进行一些体育锻炼或劳动时,人体或人体的某一部分也可以看作是杠杆,比如做俯卧撑.结合杠杆力与力臂的概念思考,动力的作用点应在杠杆上,故地面对手的支持力为动力F.
例题参考答案:
延伸拓展:滑轮和轮轴——变形的杠杆
例10 如图10有一动滑轮提升重物,要求在图中标明支点O,画出F1、F2的力臂l1、l2.
例11 如图11辘轳就是轮轴的一种,它的侧面图如图所示,辘轳也可以看成是变形的杠杆,辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮,作用在把手上的力为动力F1,井筒对轴向下的拉力是阻力F2,请在辘轳的侧面图上画出辘轳的杠杆示意图.通过示意图可以发现辘轳是 杠杆.
变式训练:
1.在图12、13中,画出动力F1的力臂和阻力F2的示意图.
2.如图14中ABO可看成杠杆,O为支点,请在图中画出该杠杆的动力臂和所受阻力的示意图.
类型一:已知力与支点,作力臂
例1 如图1所示,O为支点,杠杆在力F的作用下静止,请在图中画出力F的力臂l.
解析 此类型作图题比较简单,只要理解力臂的概念“从支点到力的作用线的垂直距离”就能准确画出,如果不能直接作垂线,则只要将力的作用线延长即可,注意延长线要用虚线.
例2 如图2所示,杠杆AO可绕支点O转动,在B点悬挂一重物G,细绳固定于A点,绕过定滑轮在力F的作用下,使杠杆绕O点沿逆时针匀速转动,请画出此杠杆的动力臂l1.
解析 本题虽然也已知支点和力,但是要注意图中的力F并不是杠杆的动力,常见错误就是有同学会直接作O点到图中力F的垂线段.动力的定义是“使杠杆转动的力”,故受力物体必须是杠杆,作用点应在杠杆上.本题必须先作出动力F1,才能准确作出动力臂l1.
类型二:已知支点和力臂,作动(阻)力
例3 如图3所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,l1为F1的力臂.请在图中作出F2的力臂l2及力F1.
例4 如图4所示,请画出动力臂为l1的动力F1的示意图.
解析 此类型题在解决时,不仅要让力的作用线和已有的力臂垂直,还要注意力的作用点要画在杠杆上,以及标出力的方向.例3的动力和阻力在支点的同侧,所以两力的方向相反,而例4的动力和阻力在支点的两侧,故两力方向大致相同.
类型三:生活中的杠杆
例5 如图5为从井中取水的装置,如图所示,其在力F1的作用下工作,请画出此时作用于B点的力F2.
例6 如图6用羊角锤拔木板中的钉子,作出此时的阻力F2.
解析 现在的很多同学有一个共同点,就是严重缺乏生活体验,对于以上的工具,大多数同学都没有见过.所以同学们有机会最好找些实物感受一下,也可以利用身边的物品,如铅笔、小刀、塑料尺来模拟题中的装置,先准确找到支点,再作出力与力臂.
类型四:作出最小力
例7 在图7中,画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图和这个力的力臂l(要求保留作图痕迹).
例8 如图8所示,画出使轻质杠杆AB在图示位置静止时,作用于A点的所用最小力F的示意图.
解析 根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力就越小.若要作出使杠杆保持平衡的最小动力,就必须先找出最大动力臂.
(1)寻找最大动力臂的方法:①动力的作用点确定的时候,则支点到动力作用点之间的线段即为最大动力臂;②动力的作用点没有确定时,应观察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找出最大动力臂后过动力作用点作动力臂的垂线;②根据杠杆平衡的实际情况确定动力的方向,最后标上箭头和字母F或F1.
类型五:人体中的杠杆
例9 如图9所示,某同学在做运动时,可将他视为一个杠杆,支点为O,他的重心在A点,请画出此“杠杆”的动力F的示意图.
解析 当人在进行一些体育锻炼或劳动时,人体或人体的某一部分也可以看作是杠杆,比如做俯卧撑.结合杠杆力与力臂的概念思考,动力的作用点应在杠杆上,故地面对手的支持力为动力F.
例题参考答案:
延伸拓展:滑轮和轮轴——变形的杠杆
例10 如图10有一动滑轮提升重物,要求在图中标明支点O,画出F1、F2的力臂l1、l2.
例11 如图11辘轳就是轮轴的一种,它的侧面图如图所示,辘轳也可以看成是变形的杠杆,辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮,作用在把手上的力为动力F1,井筒对轴向下的拉力是阻力F2,请在辘轳的侧面图上画出辘轳的杠杆示意图.通过示意图可以发现辘轳是 杠杆.
变式训练:
1.在图12、13中,画出动力F1的力臂和阻力F2的示意图.
2.如图14中ABO可看成杠杆,O为支点,请在图中画出该杠杆的动力臂和所受阻力的示意图.
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