专题10 杠杆作图及计算--【备战2021】中考物理高频重难点考点专题解读与训练(原卷版和解析版)
【内容简介】力臂是初中物理中一个重要的知识点,是学习杠杆平衡的的一个重要概念,而杠杆平衡条件计算又是另一个重要考点。在各省市中考中画力臂、利用杠杆平衡条件计算都是常常出现的考题。 一、力臂:1、力臂的定义:力臂是从支点到力的作用线的距离,不是从支点到力的作用点的距离。2、力臂的物理意义是:表示作用在杠杆上的力的方向对杠杆转动效果的影响。3、作用在杠杆上的一个力的作用点不变,力的方向改变时,它的力臂一般要改变。4、力臂可能与杠杆重合。二、画力臂的步骤:(1)找支点:具体的方法是“转一转”——不管杠杆是在静止时,还是在匀速转动时,设想杠杆在动力的作用下转动一个较小的角度,杠杆上瞬时不动的那个点就是支点。(2)画力的作用线:在表示动力或阻力的线段上,根据实际需要,把线段正向或反向延长。(3)作垂线段:过支点作动力作用线或阻力作用线的垂线,支点和垂足的线段就是动力臂或阻力臂,并把它们用虚线表示,标出垂直符号。(4)标长和短:用大括号把动力臂或阻力臂括上,在大括号的旁边标上动力臂的符号L1或阻力臂的符号L2。画力臂的口诀:一找点,二画线,三作垂线段,四标长和短。三、画杠杆的“最小力”的技巧:(1)①画连线,连接支点与动力作用点(或离支点最远的点);②作垂线,作连线的垂线;③标方向,确定力的方向.(2)作用在杠杆上力的大小,可以根据杠杆平衡条件进行判断:由F1L1=F2L2得,动力 ,动力臂L1越长,动力F1越小。四、利用杠杆平衡条件计算:1、题型分析(1)已知F1、F2、L1、L2四个量中的三个计算第四个量,通过将F1l1=F2l2变形,再直接带入求解即可。(2)已知F2L2一定,分析F1与L1之间的关系,常常用来计算或画最小力,关键是找到最大动力臂: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,则这点到支点的距离即为最大动力臂。(3)杠杆原来平衡,改变其中的一个要素,判断杠杆能否平衡或如何平衡操作才能使杠杆平衡:关键看ΔF1L1(动力与动力臂乘积变化量)与ΔF2L2的(阻力与阻力臂乘积变化量)大小问题。(杠杆水平平衡时,杠杆的格数可以看成力臂)①判断是否再次平衡:ΔF1L1越大,如果是减小,则动力一侧轻(上翘),如果增大,则动力一侧重(下沉)。②重新平衡:轻的一侧可以增大力或力臂,重的一侧可以减小力或力臂。规律:在杠杆两边同时增大或者减小相同的力时,力臂长的一边受到的影响较大;如果两边的力臂同时增大或者减少相同的长度,则重的一端所受的影响较大。(4)杠杆动态平衡:是指构成杠杆的某些要素(F1、L1、F2、L2)发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态。分析杠杆的动态平衡时,一般是化动为静,根据杠杆平衡条件,分析比较,得出结论。①杠杆在某一位置平衡,而力的方向在变:看力臂变化,根据动力×动力臂=阻力×阻力臂,力臂变大力变小,力臂变小力变大。靠近最小力,力变小,远离最小力,力变大;②杠杆在匀速转动时力的变化:找出转动过程中初始、中间、最终位置,(列出平衡方程),化动为静,具体分析每一个量的变化情况,从而分析力的变化情况。2、利用杠杆平衡条件计算的步骤:(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。
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