力平衡和杠桿平衡

力平衡和杠桿平衡當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，若保持靜止?fàn)顟B(tài)，或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，則物體處于平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱物體的平衡。其中包括力的平衡和杠桿的平衡，這兩種平衡既有區(qū)別又有聯(lián)系，現(xiàn)比較如下：一、 兩種平衡的區(qū)別如果一個(gè)物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下:保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這就是力的平衡；如果物體在非共點(diǎn)力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)或者勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，這就是杠桿的平衡。若物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，既不發(fā)生移動(dòng)，又不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則該物體的平衡既是力的平衡，也是杠桿的平衡。二、 兩種平衡的條件物體在共點(diǎn)力（力的作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上）作用下處于平衡的條件是：作用在物體上的合力為零。如果物體只受兩個(gè)力作用，則這兩個(gè)力大小相等、方向相反、在同一條直線上。簡(jiǎn)言之，二力平衡的條件是：同體、等值、反向、共線。杠桿的平衡除了跟作用在杠桿上的力的大小有關(guān)外，還跟力臂的大小有關(guān)。杠桿平衡的條件是：動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力X阻力臂，即兜項(xiàng)1=盧也，判斷一個(gè)杠桿是否平衡，就是要對(duì)作用在杠桿上的與『也的大小進(jìn)行比較，而不能只比較其與珞或‘1與上。例：把兩段由同種材料制成的均勻圓柱體焊接在一起，用一根細(xì)繩系在它們的接點(diǎn)處O并懸掛起來，焊接體恰能處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖，若焊接體共重G，細(xì)段長度是粗段長度的2倍，求：（1）細(xì)繩對(duì)焊接體的拉力；（2）粗、細(xì)段的重力。r;T分析：（1）焊接體在豎直方向上受到地球?qū)λ闹亓和繩對(duì)它的拉力F而靜止，屬于二力平衡。由二力平衡條件可得F=G，F(xiàn)方向豎直向上。（2）焊接體在水平方向靜止不轉(zhuǎn)，屬于杠桿平衡（懸掛處O為支點(diǎn)）。設(shè)粗段重為&1，細(xì)段重為由均勻圓柱體的重心在它的中心可得:G的力臂Li。根據(jù)杠桿平衡條件有 即q2—烏如1故此得=G,=—G,=—G所以3 2 3三、兩種平衡的示意圖力的平衡研究的是在共點(diǎn)力作用下物體沒有轉(zhuǎn)動(dòng)（或轉(zhuǎn)動(dòng)可以不考慮）的情況，因此在畫力的平衡示意圖時(shí)，除反映出每個(gè)力的三要素（大小、方向和作用點(diǎn)）夕卜，還須注意使兩個(gè)相反方向上的合力大小相等。杠桿的平衡條件適用于物體受力繞固定點(diǎn)（或轉(zhuǎn)軸）轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，在畫杠桿平衡的示意圖時(shí)，作用在杠桿上的力的作用點(diǎn)和力的方向必須符合實(shí)際，同時(shí)還應(yīng)畫上支點(diǎn)和各力的力臂。例：一個(gè)圓柱體鑄件重為G，測(cè)得它的底面直徑為d，高為h，立放在粗糙水平面上。（1） 用水平力F推鑄件，使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，試畫出它的示意圖。（2） 用最小的力推鑄件，把它推翻，試畫出它的示意圖。分析：（1）鑄件在水平方向上除受到人對(duì)它的水平推力F外，還受到地面對(duì)它的摩擦力f，因鑄件做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以F和f二力平衡，反映二力平衡的示意圖如圖2（a）所示，這種畫法是在不考慮鑄件轉(zhuǎn)動(dòng)，不改變力的作用效果的前提下對(duì)問題的一種處理方法，即把作用點(diǎn)都移到物體重心上，使平衡的兩力共點(diǎn)。（2）在推力作用下使鑄件繞它與地面的接觸點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，可把鑄件看成杠桿，O為支點(diǎn)，鑄件重G為阻力（方向豎直向下，作用點(diǎn)在重心B上），阻力臂2；作用在鑄件上的推力F為動(dòng)力，設(shè)動(dòng)力臂為項(xiàng)1，由杠桿平衡條件有玳/%，因有確定值，所以要F最小，必須A最大，推翻鑄件的杠桿示意圖如圖（2b）所示，由幾何知識(shí)不難得到最小的推力F= -C72寸*+必 方向?yàn)榇怪庇贠A（動(dòng)力臂）向上?！揪C合考察】天平是利用杠桿的平衡條件稱出物體的質(zhì)量的。（）作用在杠桿上的力臂可能為零。（）從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離叫（）

使用杠桿時(shí)，力和力臂的關(guān)系是（ ）有力作用在杠桿上，力臂一定大于零有力作用在杠桿上，力臂可能為零作用在杠桿上的力越大，力臂也越大力臂越大，說明作用在杠桿上的力也越大如圖所示，把一個(gè)油桶繞著支點(diǎn)C推上臺(tái)階，在無滑動(dòng)時(shí)，最省力的施力方向是（）MNPD.三種方法力大小是一樣的重為G的均勻硬棒懸于。點(diǎn)成豎直，現(xiàn)在下端施一水平拉力讓棒緩慢轉(zhuǎn)過。角，在棒轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中（）動(dòng)力臂逐漸變大 B.阻力臂逐漸變小C.動(dòng)力逐漸變大； D.動(dòng)力逐漸減?。?題） （5題） （6題）F的方向始終豎直向上，在勻速提升重物G的過程中（）F大小不變；B.F逐漸變大C.F逐漸變??；D.F先逐漸變小后逐漸變大.像圖那樣，用始終垂直于與木頭的力F將木頭緩慢地抬起，在抬起的過程中，力F大小將（）不變；B.漸漸變小C.漸漸變大；D.先變小后變大.【課后習(xí)題】中有兩個(gè)杠桿，請(qǐng)根據(jù)圖中信息，在杠桿上畫出最省力的動(dòng)力的力的示意圖。AGAG如圖，一個(gè)不等臂杠桿，在兩端分別掛上兩個(gè)質(zhì)量不同的物體后在水平位置平衡，若將兩個(gè)物體向杠桿中間移動(dòng)相同的距離，則（）TOC\o"1-5"\h\z杠桿仍然平衡。 ▲ =杠桿不能平衡，向力臂長的一端傾斜。杠桿不能平衡，向力臂短的一端傾斜。 JL無法判斷。如圖，一個(gè)不等臂杠桿，在水平位置平衡后，若再在兩端分別掛上兩個(gè)質(zhì)量相同的物體后，則（）杠桿仍然平衡。 ▲ =杠桿不能平衡，向力臂長的一端傾斜。c,杠桿不能平衡，向力臂短的一端傾斜。 JL r~D.無法判斷。 —如圖所示，AOB為一杠桿，O為支點(diǎn)，杠桿自重不計(jì)，AO=BO,在杠桿右端A處用細(xì)繩懸掛重為G的物體，當(dāng)AO段在水平位置時(shí)保持平衡，這時(shí)在B端需施加最小的力為F1；若使BO段在水平位置時(shí)保持杠桿平衡，這時(shí)在B端 %需施加最小的力為F2,則（）A.Fl<F2 B.F1>F2C.F1=F2 D.無法比較用剪刀剪東西時(shí)，如果用剪刀的尖部去剪就不易剪斷，而改用剪刀中部去剪就容易些，這是因?yàn)椋ǎ〢.增大了動(dòng)力； B.減小了阻力C.減小了阻力臂 D.增大了動(dòng)力臂如圖，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.那么在蠟燭燃燒的過程中，直尺AB將（）始終保持平衡； #蠟燭燃燒過程中A端逐漸上升，待兩邊蠟燭燃燒完了