初中物理杠杆与滑轮典型例题解析.doc

1、典型例题解析例 1 （镇江市中考试题）如图 161（a）所示的杠杆重；不计，O 为支点 ，AO0. 2m，当在 A 点悬吊一重 6N 的物体，绳子的拉力 F3N 时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力矿的力臂 l2，力臂 l2 为_m（a ） （b）图 161如图 161（b） ，画出杠杆 OAB 示意图，找到支点 O，BC 为力的作用线，画出力臂 l2根据杠杆的平衡条件：GOAFl 2代入数值：6N0.2m3Nl2l 220.2 m0.4 m答案 力臂 l2 如图 161（b） ，l 2 为 0.4m例 2 如图 162（a ）是一个均匀直杠杆， O 为支点，在 A 点挂一重 10N 的物体

2、，则在 B 点用 20N 的力，可以使杠杆处于水平平衡状态问：（1）若在 C 点仍用 20N 向下的力，杠杆能否平衡?（图中每个格距离相等）（2）若在 C 点用 20N 的力，方向不限，讨论杠杆是否可能平衡 ?精析 F 的力臂大小直接关系到杠杆能否平衡解 （1）力 F 作用于 B 点时，杠杆平衡：GAO F OB当力 F 作用于 C 点时：GAO10NAO=10N2OB（a ） （b）图 162FOC20 N20 B FOCGAO 杠杆不能平衡，C 端下沉（2）根据上面的讨论，若 C 点用力为 20N，但方向不限的话，我们可以采取减小力臂的方法，使杠杆重新平衡如图 162（b） 当 F 斜着用

3、力时，力臂减小为 l2若此时 F20N，l 2OB 大小，则杠杆可以再次平衡答案 不能平衡，可能平衡 例 3 （哈尔滨市中考试题）下图中可视为费力杠杆的是（如图 l63） （ ）A BC D图 163精析 起重机，l 1l 2，F lF 2 为费力杠杆其他：手推车、瓶启子、撬杠均是l1l 2，为省力杠杆答案 A例 4 （乌鲁木齐市中考试题）如图 164（a）所示，杠杆 A 处挂一重为 40N 的物体，杠杆在拉力 F 作用下保持平衡O 是杠杆的支点请画出拉力 F 的力臂 L并写出杠杆平衡时的表达式（a） （b）（c ） （d）图 164如图 164（b）F 的力臂为 L杠杆平衡时：G OAF L

4、扩展：若 CBAOOC，当 F 方向垂直于 CB 时，F 的力臂为 LOA，F G 当 F 沿 CB 方向时，如图 164（d） F 的力臂为 L，当 LOA 时，FG 答案 如图 164（b） （d） ，平衡时：GOAFL例 5 （苏州市中考题）杠杆 OA 在力 FA、FB 的作用下保持水平静止状态，如图165（a） 杠杆的自重不计，O 为杠杆的支点，FB 的方向与 OA 垂直，则下列关系式中一定正确的是 （ ）AF AOAF BOB BF AOAF BOBC DF AB O（a） （b）图 165精析 此题是考查学生对杠杆平衡条件的理解和能否正确地找出力臂如图 165（b） ，画出力 FA

5、 的力臂为 lA，F A 和 OA 的夹角为 。根据杠杆的平衡条件：F AlAF BOBF AOA sin F BOB从图中看出：0 90 sin 1要保持杠杆平衡：F AOAF BOB，推得 FA OB答案 D例 6 （长沙市中考试题）在图 166（a）中，画出使用滑轮组提升重物时，绳子最省力的绕法（a） （b）图 166如图 166（b） ，绳子的绕法为最省力，则应从定滑轮开始绕起，最后承担物重的绳子根数为 4 根如何求滑轮组绳子上的拉力?（1）使用滑轮组竖直提起重物第一种情况，在忽略动滑轮重和摩擦及绳重等额外阻力时，绳子自由端拉力：F如图 166（b） ，n4，F nG物 G第二种情况，

6、不计摩擦和绳重，但考虑动滑轮重拉力：F 如图 16nG动物 6（b） ，若物体重 500N，动滑轮重 100N，则拉力：F 150N4105第三种情况，又要考虑动滑轮重，又要计摩擦等额外阻力，则应从机械效率去考虑求出拉力公式推导： 总有WFsGh拉力：F ，如图 166（b） ，若物体重 500N，滑轮组机械效率为s70%，s4h，则拉力：F 178.6NG47.05（2）使用滑轮组平拉重物图 167如图 167，用滑轮组匀速拉动物体 A，这时拉力 F 大小和重量无直接关系在不计滑轮重，滑轮摩擦等额外阻力时，拉力：F ，其中 f 表示 A 与地面nf的摩力n 表示与动滑轮连接的绳子根数设：A

7、重 120N，A 与地面摩擦力为 30N，则拉力：F 10N30例 7 （南京市中考试题）利用图 168 中的滑轮组提升重物 A（物体 A 重 1600 N） ，滑轮组的机械效率为 80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力 F 为_N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率 （选填“变大” 、 “变小”或“不变” ）图 168精析 考查力、功和机械效率之间的关系解 已知：G1600N，机械效率 80%设提升时，物体上升 h根据图，拉力上升高度为 S4h F 500N总有WG8.016分析物重对机械效率的影响 总有 额有 有有额1GhW额1若 h、W 额不变，G 增大， 提高答案 500N，变大例

8、8 （黄冈中考试题）如图 169 所示，物体 M 放在水平桌面上，现通过一动滑轮（质量和摩擦不计）拉着 M 向左匀速运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N若在 M 上加放一物块 m 可保持 M 向左匀速运动，需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力，则 F （ ）图 169AM 运动时受到向左的摩擦力B 加放 m 前，M 受到 10N 的摩擦力C 加放 m 前，M 受到 20N 的摩擦力D加放 m 后，力 F，保持 10N 不变精析 此题考查学生对平拉滑轮组的受力分析，并考查学生对滑动摩擦力随压力增大而增大的知识点未加 m 之前，拉力 F 与弹簧测力计的示数相同，也为 10 N用动滑轮匀

9、速拉重物，F ，f2F20Nf 方向向右C 选项是正确的加放 m 后，F ，由于 M 对地面压力增大，所以摩擦力增大，F也增f大，F10N答案 C例 9 在下述情况中，若物体重 100N，则力对物体做了多功 ?（1）物体沿着光滑的水平面匀速前进了 1 m，求推力对物体做的功（2）物体沿水平面匀速前进了 10m，摩擦力是 20N，求拉力做的功（3）物体沿光滑斜面滑下，斜面高 1 m，长 2m，如图 l610 所示，求重力对物体做的功（4）如图 1610，物体从斜面上滑下，求支持力对物体做的功图 1610精析 初中阶段研究力做功，主要指下列几种情况：第一种：力和物体运动方向一致，称为力对物体做功第

10、二种：力和物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功如向上抛出某个物体，重力方向向下，物体运动方向向上，可以称为克服重力做了功第三种：当某个力和运动方向垂直，则这个力对物体做的功为零解 （1）水平面光滑，认为摩擦力为零物体匀速前进，推力也为零这时 W0（2）物体匀速直线运动，推力 Ff（摩擦力）20N ，s10m ，所以：W20N10m 200J （3）物体沿重力方向移动的距离为 h，重力做的功 WGh100N1m100J（4）如图 1410，物体沿斜面运动，支持力方向与运动方向垂直，物体沿支持力方向没有移动，W0答案 （1）W0 （2）W200 J （3）W100 J （4）W0例 10 （北

11、京市西城区中考试题）图 1611 所示滑轮组匀速提升物体已知物重G240N，拉力 F100N，该滑轮组的机械效率是_图 1611精析 此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率解 有用功：W 有 Gh240Nhh 为物体被提升的高度总功：W 总 F sF3h100N3hs 为拉力移动的距离注意：有 3 根绳子连在动滑轮上，则 s3h机械效率： 80%总有 N10240错解 有的学生忽略了距离关系，认为总功：W 总 Fh100Nh按照这个分析，求得 100%，结果与实际情况不符 W 总 W 有 W 额 ，由于额处功的存在，W 有 一定小于 W 总 ， 一定100% 答案 80%例 11

12、 （北京市石景山区试题）用动滑轮将 400N 的货物以 0.5m/s 的速度匀速提高了 2m，绳端的作用力是 250N，则有用功的功率是_W精析 题目给了力、距离和速度等多个数据考查学生面对多个量，能否正确地挑选出题目所需要的数值解 有用功率的概念：P 有 Gv 其中 G 为物体重，v 为物体上升速t有 h度P 有 Gv 400N0.5m /s200W扩展：如果求总功率，则有：P 总 Fv t总 sv为拉力 F 提升速度在此题中，一个动滑轮：s2h，所以 v2v1m/s P 总 Fv250N 1m/s250W通过 P 有 和 P 总 ，还可以求出这个动滑轮的机械效率答案 200W例 12 （长

13、沙市中考试题）跳伞运动员从空中匀速下落，人和伞的 （ ）A动能增加，重力势能减少，机械能不变B 动能不变，重力势能减少，机械能减少C 动能减少，重力势能增加，机械能增加D动能不变，重力势能不变，机械能不变精析 从动能、重力势能、机械能的概念出发去分析问题匀速下落的跳伞运动员，质量和速度不变，动能不变；下落过程中，相对地面的高度减小，重力势能减少；机械能动能势能，动能不变，势能减少，机械能减少答案 B例 13 如图 1612，均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块，每小格距离相等，支点在 O，此时杠杆已处于平衡状态问：当下面几种情况发生后，杠杆能否再次平衡 ?（1）两边各减去一个铁块；（2）将两侧

14、铁块向支点方向移一个格；（3）将两边各一个铁块浸没于水中；（4）将两侧所有铁块分别浸没于水中；（5）左侧有两个铁块浸没于煤油中，右侧有一个铁块浸没于水中(煤油密度 油0.810 3kg/m3) 图 1612精析 对于一个已经平衡的杠杆来说，当某个力或力臂发生变化时，若变化的力变化的力臂仍相等，则杠杆仍保持平否则，就失去平衡解 （1）设一个铁块重 G，一个格长度为 l，当两侧各减去一个铁块时，对于左端，力力臂的变化G3l，对于右端，力力臂的变化G 4l，可见右端“力力臂”减少的多，因而杠杆右端上升，左端下沉，杠杆不再平衡（2）所设与（1）相同，左侧：力力臂的变化4Gl右侧：力力臂的变化3Gl左端

15、力力臂的变化大，减少的力力臂大，因此杠杆左端上升，右端下沉，杠杆不再平衡（3）当两边各有一个铁块浸没于水中时，设一个铁块受的浮力为 F 浮 ，两侧的铁块受的浮力是相同的对于左端：“力力臂”的变化F 浮 3l对于右端：“力力臂”的变化F 浮 4l比较两端变化，右端变化大，因为所受浮力方向是向上的，因而杠杆右端上升，左端下沉（4）题目所设与（3）相同， 对于左端：“力力臂”的变化4F 浮 3l12F 浮 l对于右端：“力力臂”的变化3F 浮 4l12F 浮 l比较两端变化是一样的，因而杠杆仍保持平衡（5）左侧两个铁块浸没于煤油中，设一个铁块体积为 V，则两个铁块受的浮力为：F1 油 g2V2 油

16、gV，右侧一个铁块浸没于水中，铁块受的浮力 F2 水 g V 左侧：“力力臂”的变化F l3l6 油 gVl右侧：“力力臂”的变化F 24l4 油 gVl将 油 、 水 代入比较得：左侧“力力臂”的变化大，因为所受浮力方向是向上的，因而杠杆左端上升，右端下沉答案 （1）杠杆失去平衡，左端下沉；（2）杠杆失去平衡，右端下沉；（3）杠杆失去平衡，左端下沉；（4）杠杆仍保持平衡（5）杠杆失去平衡，右端下沉例 14 如图 1613（a） ，物体 A 重 30N，挂在水平横杆 C 端，横杆可绕 A 点转动，绳子 BD 作用于 AC，使 AC 处于静止状态，水平横杆 AC 长 2mBC 长 0.5m，若杆重不计，绳子 BD 作用在横杆上的拉力大小是_N若考虑杆重为 20N，拉力大小又是_（a） （b）（c ）图 1613精析 确定支点，找出力臂，列出杠杆平衡方程解 如图 1613（b） ，以 A 为支点，重物 GA 的力臂为 AC，F 的力臂为 lF，