拓展課Ⅰ杠桿動(dòng)態(tài)平衡(原卷版+解析)

拓展課Ⅰ杠桿動(dòng)態(tài)平衡【知識(shí)掌握】1、杠桿的平衡條件動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂寫成公式F1l1=F2l22、杠桿的再平衡杠桿是否平衡取決于力和力臂的乘積是否相等。判斷方法一：比較末狀態(tài)時(shí)力和力臂的乘積是否相等：若相等則繼續(xù)平衡；若不相等，哪端乘積大，哪端下沉，另一端上升。判斷方法二：直接比較兩端力和力臂的乘積的減小量或增加量是否相等而判斷。注意：若力臂的關(guān)系未知，則可通過(guò)杠桿的初始狀態(tài)的平衡關(guān)系來(lái)確定。3、杠桿的動(dòng)態(tài)平衡（1）力不變改變力臂當(dāng)力臂減小相同的長(zhǎng)度時(shí)，力小的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2F1（l1－l0）=F1l1－F1l0；F2（l2－l0）＝F2l2－F2l0∵F1l0＜F2l0∴F1l1－F1l0＞F2l2－F2l0即：F1（l1+l0）＞F2（l2+l0）當(dāng)力臂增大相同的長(zhǎng)度時(shí)，力大的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2F1（l1+l0）=F1l1+F1l0；F2（l2+l0）＝F2l2+F2l0∵F1l0＜F2l0∴F1l1+F1l0＜F2l2+F2l0即：F1（l1+l0）＜F2（l2+l0）力臂成比例增減的時(shí)候杠桿仍然平衡?！逨1l1=F2l2F1nl1＝nF1l1F2nl2＝nF2l2∴F1nl1=F2nl2（順口溜：近小大，遠(yuǎn)大大，比例增減無(wú)變化）（2）力臂不變改變力當(dāng)增大相同的力時(shí)，力臂大的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2（F1+F0）l1=F1l1+F0l1；（F2+F0）l2＝F2l2+F0l2∵F0l1＞F0l2∴F1l1+F0l1＞F2l2+F0l2即：（F1+F0）l1＞（F2+F0）l2當(dāng)減小相同的力時(shí)，力臂小的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2（F1-F0）l1=F1l1-F0l1；（F2-F0）l2＝F2l2-F0l2∵F0l1＞F0l2∴F1l1-F0l1＜F2l2-F0l2即：（F1-F0）l1＜（F2-F0）l2力的大小成比例增減時(shí)杠桿仍然平衡?！逨1l1=F2l2nF1l1＝nF1l1nF2l2＝nF2l2∴nF1l1=nF2l2（順口溜：增大大，減小大，比例增減無(wú)變化）【鞏固提高】一．選擇題（共8小題）1．如圖所示，將一輕質(zhì)薄木板從中點(diǎn)支起，左右兩側(cè)各有一支蠟燭，長(zhǎng)短不同，此時(shí)薄木板恰好在水平位置靜止。同時(shí)點(diǎn)燃兩支蠟燭，若兩支蠟燭燃燒速度相同，則過(guò)一會(huì)，薄木板（）A．仍在水平位置平衡 B．不能平衡，右端下降 C．不能平衡，左端下降 D．條件不足，無(wú)法判斷2．如圖輕質(zhì)杠桿兩端懸掛著同種材料制成的大小不同的兩個(gè)實(shí)心金屬球，杠桿處于平衡狀態(tài)；若將兩球分別浸沒(méi)在下列液體中，杠桿仍然處于平衡狀態(tài)是（）A．都浸沒(méi)在酒精中 B．左邊浸沒(méi)在水中，右邊浸沒(méi)在酒精中 C．左邊浸沒(méi)在酒精中，右邊浸沒(méi)在水中 D．將支點(diǎn)適當(dāng)向右移動(dòng)后，都浸沒(méi)在水中3．如圖所示，均勻桿AB長(zhǎng)為L(zhǎng)，可以繞轉(zhuǎn)軸A點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在A點(diǎn)正上方距離L處固定一個(gè)小定滑輪，細(xì)繩通過(guò)定滑輪與桿的另一端B相連，并將桿從水平位置緩慢向上拉起。已知桿水平時(shí)，細(xì)繩的拉力為T1，桿與水平面夾角為30°時(shí)，細(xì)繩的拉力為T2，則T1：T2是（）A．2：1 B．2：1 C．1：2 D．1：14．如圖所示，輕質(zhì)杠桿左右兩端分別站著一個(gè)大人和一個(gè)小孩，杠桿處于平衡狀態(tài)。如果他們同時(shí)都以相同的速度向支點(diǎn)緩慢走去，杠桿將（）A．向小孩那端傾斜 B．向大人那端傾斜 C．仍保持平衡 D．無(wú)法確定5．如圖所示，木棒OA可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有一方向不變的水平力F作用于棒的A端，使棒從豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到偏角為θ的地方（θ＜90°）．設(shè)M為動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積，則在此過(guò)程中（）A．F不斷變大，M不斷變大 B．F不變，M逐漸變大 C．F逐漸變小，M逐漸變小 D．F逐漸變大，M逐漸變小6．如圖所示，一把均勻直尺可以繞中點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，尺上垂直放有A、B、C三支蠟燭，并處于平衡。如果三支蠟燭的材料和粗細(xì)都相同，而長(zhǎng)度LA＝LC=1A．直尺始終保持平衡 B．直尺將失去平衡，且A端下沉 C．直尺將失去平衡，且B、C端下沉 D．直尺將失去平衡，且B、C端先下沉后上升7．如圖所示為小剛外出所拿的行李箱，O為該行李箱的輪軸，OA為可伸縮拉桿（重力可忽略），把箱體和拉桿OA看成一個(gè)整體。小剛在拉桿端點(diǎn)A處施加一始終垂直于拉桿的力F，在他使用行李箱時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．小剛使箱體從圖示位置繞O點(diǎn)緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)至接近豎直位置，此過(guò)程力中F先變大后變小 B．小剛在拖動(dòng)行李箱時(shí)總是先拉出上方的拉桿，這樣可以增大動(dòng)力臂，從而達(dá)到省距離目的 C．若只把拉桿OA看為杠桿，手對(duì)杠桿的力為動(dòng)力，則箱體的重力為阻力 D．手柄A的位置做的比較寬大是為了減小壓強(qiáng)8．一根粗細(xì)均勻的木棒斜靠在豎直墻壁上，墻壁光滑，地面粗糙。木棒受到的重力為G，墻壁對(duì)木棒的彈力為F，如圖所示。現(xiàn)讓木棒的傾斜程度變小一些至虛線所示位置，木棒仍能靜止斜靠在墻上。則與原來(lái)相比，G和F變化情況為（）A．G不變，F(xiàn)變小 B．G不變，F(xiàn)變大 C．G變大，F(xiàn)變小 D．G變小，F(xiàn)變大二．填空題（共5小題）9．如圖所示，OAB是杠桿，OA與BA垂直，在OA的中點(diǎn)掛一個(gè)20N的重物，加在B點(diǎn)的動(dòng)力F1始終使OA在水平位置保持靜止（杠桿重力及摩擦均不計(jì)）。（1）當(dāng)F1豎直向上時(shí)，F(xiàn)1的大小為N；（2）當(dāng)F1由豎直向上的位置沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛霓D(zhuǎn)到水平向左的位置時(shí)，動(dòng)力F1的大小變化是（選填“變小”、“變大”、“先變小后變大”或“先變大后變小”）。10．有一把均勻的木尺，在上端轉(zhuǎn)有一小孔，掛在釘子A上，如圖所示，它可以在豎直平面內(nèi)以A點(diǎn)為軸擺動(dòng)?，F(xiàn)從靜止開始，在木尺的另一端點(diǎn)處施加一個(gè)水平向右的作用力F，使木尺緩慢地向右偏轉(zhuǎn)，到圖中虛線位置，在這一過(guò)程中，木尺的重力對(duì)A點(diǎn)的力臂逐漸變，水平力F的大小逐漸變。11．如圖所示，OAB是杠桿，OA與BA垂直，在OA的中點(diǎn)處掛一個(gè)G＝10N重物，杠桿重力及摩擦均不計(jì)。若加在B點(diǎn)的動(dòng)力F甲使OA在水平位置保持靜止，如圖甲所示，那么，該杠桿（選填“一定”或“不一定”）是省力杠桿；若動(dòng)力F乙始終與OA垂直，將杠桿由水平位置勻速向上提升重物，如圖乙所示，動(dòng)力F乙的大小變化是（選填“變大”、“變小”、“先變大后變小”或“先變小后變大”）；若動(dòng)力F丙由豎直向上的方向沿逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)到水平向左的方向，在此過(guò)程中OA始終保持水平靜止，如圖丙所示。請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上畫出動(dòng)力F丙隨時(shí)間t的變化趨勢(shì)。12．如圖是農(nóng)村曾用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。桿AB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿右端均勻柱形物體的長(zhǎng)度與桿右側(cè)的OB相等，桿AB的重力不計(jì)，柱形物體較重。若作用在A點(diǎn)的動(dòng)力F方向始終與桿垂直，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)45°角的過(guò)程中，動(dòng)力F大小的變化是。13．某同學(xué)利用身邊的塑料直尺和硬幣若干來(lái)驗(yàn)證杠桿平衡的條件，如圖所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂L1和L2的大小，他測(cè)力臂的方法是的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。如果將兩邊的硬幣以相同大小的速度同時(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速移動(dòng)，則杠桿（選填“仍平衡”、“向左傾斜”、“向右傾斜”）。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）14．如圖所示，把細(xì)木條作為橫梁，在它的中間穿一個(gè)孔，固定在支架上。然后分別將兩個(gè)裝滿二氧化碳的氣球封口后掛在細(xì)木條的兩端。調(diào)節(jié)它們的位置使得細(xì)木條保持水平。然后分別在圖A、B位置剪了一個(gè)同樣長(zhǎng)的口子，（假設(shè)氣球不縮小，保持原來(lái)的形狀）試問(wèn)：（1）最終細(xì)木條還能在水平位置平衡嗎？如不平衡，哪一端下傾？；（2）請(qǐng)你解釋原因：。四．綜合能力題（共2小題）15．如圖所示，O為蹺蹺板的支點(diǎn)，小朋友對(duì)蹺蹺板的作用力F＝200N，大人在B點(diǎn)時(shí)對(duì)蹺蹺板的作用力F'＝300N（圖中未畫出），蹺蹺板水平靜止。（1）在圖中畫出F的力臂l；（2）大人從B點(diǎn)挪至A點(diǎn)時(shí)，蹺蹺板會(huì)（選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）轉(zhuǎn)動(dòng)。若仍使蹺蹺板水平靜止，大人對(duì)蹺蹺板的作用力應(yīng)（選填“增大”或“減小”）。16．如圖甲為虎門大橋的示意圖，“橋塔為什么要造這么高？”小強(qiáng)對(duì)此進(jìn)行了研究：他將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，抽象成圖乙的模型，又畫了橋塔高低不同的兩幅圖丙和丁。（1）可以看出它用到了的相關(guān)知識(shí)，其中O是，代表橋重和過(guò)往車輛等產(chǎn)生的對(duì)橋的作用力。（2）小強(qiáng)通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)增加橋塔的高度，可（填“增大”或“減小”）斜拉索拉力的力臂，從而（填“增大”或“減小”）斜拉索的拉力。（3）假如讓你來(lái)設(shè)計(jì)新的斜拉索式大橋，你還能提出什么方法可以減輕鋼紫承受拉力？（說(shuō)出一種方法即可）拓展課Ⅰ杠桿動(dòng)態(tài)平衡【知識(shí)掌握】1、杠桿的平衡條件動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂寫成公式F1l1=F2l22、杠桿的再平衡杠桿是否平衡取決于力和力臂的乘積是否相等。判斷方法一：比較末狀態(tài)時(shí)力和力臂的乘積是否相等：若相等則繼續(xù)平衡；若不相等，哪端乘積大，哪端下沉，另一端上升。判斷方法二：直接比較兩端力和力臂的乘積的減小量或增加量是否相等而判斷。注意：若力臂的關(guān)系未知，則可通過(guò)杠桿的初始狀態(tài)的平衡關(guān)系來(lái)確定。3、杠桿的動(dòng)態(tài)平衡（1）力不變改變力臂當(dāng)力臂減小相同的長(zhǎng)度時(shí)，力小的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2F1（l1－l0）=F1l1－F1l0；F2（l2－l0）＝F2l2－F2l0∵F1l0＜F2l0∴F1l1－F1l0＞F2l2－F2l0即：F1（l1+l0）＞F2（l2+l0）當(dāng)力臂增大相同的長(zhǎng)度時(shí)，力大的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2F1（l1+l0）=F1l1+F1l0；F2（l2+l0）＝F2l2+F2l0∵F1l0＜F2l0∴F1l1+F1l0＜F2l2+F2l0即：F1（l1+l0）＜F2（l2+l0）力臂成比例增減的時(shí)候杠桿仍然平衡。∵F1l1=F2l2F1nl1＝nF1l1F2nl2＝nF2l2∴F1nl1=F2nl2（順口溜：近小大，遠(yuǎn)大大，比例增減無(wú)變化）（2）力臂不變改變力當(dāng)增大相同的力時(shí)，力臂大的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2（F1+F0）l1=F1l1+F0l1；（F2+F0）l2＝F2l2+F0l2∵F0l1＞F0l2∴F1l1+F0l1＞F2l2+F0l2即：（F1+F0）l1＞（F2+F0）l2當(dāng)減小相同的力時(shí)，力臂小的那一端下沉；∵F1l1=F2l2（l1＞l2）∴F1＜F2（F1-F0）l1=F1l1-F0l1；（F2-F0）l2＝F2l2-F0l2∵F0l1＞F0l2∴F1l1-F0l1＜F2l2-F0l2即：（F1-F0）l1＜（F2-F0）l2力的大小成比例增減時(shí)杠桿仍然平衡?！逨1l1=F2l2nF1l1＝nF1l1nF2l2＝nF2l2∴nF1l1=nF2l2（順口溜：增大大，減小大，比例增減無(wú)變化）【鞏固提高】一．選擇題（共8小題）1．如圖所示，將一輕質(zhì)薄木板從中點(diǎn)支起，左右兩側(cè)各有一支蠟燭，長(zhǎng)短不同，此時(shí)薄木板恰好在水平位置靜止。同時(shí)點(diǎn)燃兩支蠟燭，若兩支蠟燭燃燒速度相同，則過(guò)一會(huì)，薄木板（）A．仍在水平位置平衡 B．不能平衡，右端下降 C．不能平衡，左端下降 D．條件不足，無(wú)法判斷【解答】解：設(shè)左右兩邊的蠟燭質(zhì)量分別為m左、m右，杠桿在水平位置平衡，m左g×L左＝m右g×L右﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①兩支蠟燭粗細(xì)相同，同時(shí)點(diǎn)燃，則燃燒速度相同，兩支蠟燭因燃燒減少的質(zhì)量△m相同，此時(shí)杠桿左右兩端受到的力分別為（m左﹣△m）g、（m右﹣△m）g，左邊：（m左﹣△m）gL左＝m左g×L左﹣△mgL左﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②右邊：（m右﹣△m）gL右＝m右g×L右﹣△mgL右﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由圖可知：L右＞L左，則△mgL右＞△mgL左，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④根據(jù)①④可比較②③得：（m右﹣△m）gL右＜（m左﹣△m）gL左，所以杠桿失去平衡，左端會(huì)下沉，故C正確；故選：C。2．如圖輕質(zhì)杠桿兩端懸掛著同種材料制成的大小不同的兩個(gè)實(shí)心金屬球，杠桿處于平衡狀態(tài)；若將兩球分別浸沒(méi)在下列液體中，杠桿仍然處于平衡狀態(tài)是（）A．都浸沒(méi)在酒精中 B．左邊浸沒(méi)在水中，右邊浸沒(méi)在酒精中 C．左邊浸沒(méi)在酒精中，右邊浸沒(méi)在水中 D．將支點(diǎn)適當(dāng)向右移動(dòng)后，都浸沒(méi)在水中【解答】解：如圖所示：杠桿兩端分別掛上體積不同的兩個(gè)球時(shí)，杠桿在水平位置平衡。因?yàn)楦軛U的平衡，所以ρV左g×OA＝ρV右g×OB，化簡(jiǎn)后可得：V左×OA＝V右×OB，若將兩球同時(shí)浸沒(méi)在酒精或水中，則：左端＝（ρV左g﹣ρ液V左g）×OA＝ρV左g×OA﹣ρ液V左g×OA右端＝（ρV右g﹣ρ液V右g）×OB＝ρV右g×OB﹣ρ液V右g×OB又因?yàn)閂左×OA＝V右×OB，所以ρ液V左g×OA＝ρ液V右g×OB，則ρV左g×OA﹣ρ液V左g×OA＝ρV右g×OB﹣ρ液V右g×OB，因此杠桿仍然平衡，故A正確，D錯(cuò)誤；若將兩球同時(shí)浸沒(méi)在不同液體中，則：左端＝（ρV左g﹣ρ液V左g）×OA＝ρV左g×OA﹣ρ液1V左g×OA右端＝（ρV右g﹣ρ液V右g）×OB＝ρV右g×OB﹣ρ液2V右g×OB又因?yàn)閂左×OA＝V右×OB，所以ρ液1V左g×OA≠ρ液2V右g×OB，則ρV左g×OA﹣ρ液1V左g×OA≠ρV右g×OB﹣ρ液2V右g×OB，因此杠桿不能平衡，故BC錯(cuò)誤。故選：A。3．如圖所示，均勻桿AB長(zhǎng)為L(zhǎng)，可以繞轉(zhuǎn)軸A點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在A點(diǎn)正上方距離L處固定一個(gè)小定滑輪，細(xì)繩通過(guò)定滑輪與桿的另一端B相連，并將桿從水平位置緩慢向上拉起。已知桿水平時(shí)，細(xì)繩的拉力為T1，桿與水平面夾角為30°時(shí)，細(xì)繩的拉力為T2，則T1：T2是（）A．2：1 B．2：1 C．1：2 D．1：1【解答】解：（1）桿在水平位置時(shí)，如圖，△AOB和△ABE都為等腰直角三角形，則AE＝BE∵BE2+AE2＝AB2∴AE=2由杠桿平衡可得：T1×AE＝G×AC，T1=G×AC（2）把吊橋拉起到與水平面的夾角為30°時(shí)，如圖，△ABO為等邊三角形，AB＝L，BE′=1∵BE′2+AE′2＝AB2∴AE′=3在△ACC′中，∠CAC′＝30°，CC′=12AC∵AC′2+CC′2＝AC2，∴AC′=3根據(jù)杠桿平衡的條件可得T2×AE′＝G×AC′，T2=G×AC'∴T1：T2=22G：12故選：A。4．如圖所示，輕質(zhì)杠桿左右兩端分別站著一個(gè)大人和一個(gè)小孩，杠桿處于平衡狀態(tài)。如果他們同時(shí)都以相同的速度向支點(diǎn)緩慢走去，杠桿將（）A．向小孩那端傾斜 B．向大人那端傾斜 C．仍保持平衡 D．無(wú)法確定【解答】解：原來(lái)杠桿在水平位置平衡，大人的重力大，即：G1＞G2，根據(jù)杠桿的平衡條件可知：G1?L1＝G2?L2，當(dāng)兩人向支點(diǎn)移動(dòng)相同的距離，則G1?L1這個(gè)乘積減少的多，剩余的值?。籊2?L2這個(gè)乘積減少的少，剩余的值大，所以（小孩）G2所在的那端下沉。故選：A。5．如圖所示，木棒OA可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有一方向不變的水平力F作用于棒的A端，使棒從豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到偏角為θ的地方（θ＜90°）．設(shè)M為動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積，則在此過(guò)程中（）A．F不斷變大，M不斷變大 B．F不變，M逐漸變大 C．F逐漸變小，M逐漸變小 D．F逐漸變大，M逐漸變小【解答】解：由題意可知，O點(diǎn)為支點(diǎn)，動(dòng)力為F，阻力為木棒的重力G，如下圖所示：使棒從豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到偏角為θ的地方（θ＜90°），結(jié)合上圖可知，阻力臂L阻增大，而阻力G的大小不變，則阻力與阻力譬的乘積GL阻增大；根據(jù)杠桿的平衡條件可知，M＝FL動(dòng)＝GL阻不斷變大；同時(shí)，動(dòng)力臂L動(dòng)減小，因?yàn)镸＝FL動(dòng)增大、L動(dòng)減小，所以F不斷變大，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。6．如圖所示，一把均勻直尺可以繞中點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，尺上垂直放有A、B、C三支蠟燭，并處于平衡。如果三支蠟燭的材料和粗細(xì)都相同，而長(zhǎng)度LA＝LC=1A．直尺始終保持平衡 B．直尺將失去平衡，且A端下沉 C．直尺將失去平衡，且B、C端下沉 D．直尺將失去平衡，且B、C端先下沉后上升【解答】解：設(shè)由題意可知，三蠟燭的質(zhì)量之比應(yīng)等于長(zhǎng)度之比，設(shè)A的質(zhì)量為m，則B的質(zhì)量為2m，C的質(zhì)量為m；開始時(shí)直尺平衡，則由杠桿的平衡條件可知，mg×lA＝mg×lC+2mg×lB；則lA﹣2lB﹣lC＝0；當(dāng)蠟燭燃燒掉質(zhì)量為m′時(shí)，左側(cè)力及力臂的乘積為（m﹣m′）glC+（2m﹣m′）glB；右側(cè)力及力臂的乘積為：（m﹣m′）glA；則用左側(cè)的乘積減去右側(cè)，可得：（m﹣m′）glC+（2m﹣m′）glB﹣（m﹣m′）glA＝m′glA﹣m′glC﹣m′glB＝m′g（lA﹣lB﹣lC）；因lA﹣2lB﹣lC＝0；則m′g（lA﹣lB﹣lC）＞0；故左側(cè)力及力臂的乘積大于右側(cè)乘積，故杠桿會(huì)向左傾斜；B、C端下沉；故選：C。7．如圖所示為小剛外出所拿的行李箱，O為該行李箱的輪軸，OA為可伸縮拉桿（重力可忽略），把箱體和拉桿OA看成一個(gè)整體。小剛在拉桿端點(diǎn)A處施加一始終垂直于拉桿的力F，在他使用行李箱時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．小剛使箱體從圖示位置繞O點(diǎn)緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)至接近豎直位置，此過(guò)程力中F先變大后變小 B．小剛在拖動(dòng)行李箱時(shí)總是先拉出上方的拉桿，這樣可以增大動(dòng)力臂，從而達(dá)到省距離目的 C．若只把拉桿OA看為杠桿，手對(duì)杠桿的力為動(dòng)力，則箱體的重力為阻力 D．手柄A的位置做的比較寬大是為了減小壓強(qiáng)【解答】解：A、如圖：對(duì)拉桿產(chǎn)生的阻力是重力對(duì)拉桿的壓力，則F2＝Gcosθ，阻力臂為OB，（θ為拉桿與水平面之間的夾角）由于在拉桿端點(diǎn)A處施加一垂直拉桿的力F，動(dòng)力臂為OA，根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2可得：F?OA＝F2?OB，即：F?OA＝Gcosθ?OB，θ變大，則cosθ會(huì)變小，所以力F將變小，故A錯(cuò)誤；B、拖動(dòng)行李箱時(shí)拉出行李箱上方的拉桿，行李箱的重以及重力的力臂不變，拉力的力臂變大，根據(jù)F1×L1＝F2×L2，可知拉力減小，即拉出行李箱上方的拉桿的目的是：增大動(dòng)力臂，省力但費(fèi)距離，故B錯(cuò)誤；C、若只把拉桿OA看為杠桿，此時(shí)O為支點(diǎn)，手對(duì)杠桿的力為動(dòng)力，箱體對(duì)杠桿的壓力為阻力，故C錯(cuò)誤；D、手柄部分比較寬大是在壓力一定時(shí)，增大受力面積減小壓強(qiáng)，故D正確。故選D。8．一根粗細(xì)均勻的木棒斜靠在豎直墻壁上，墻壁光滑，地面粗糙。木棒受到的重力為G，墻壁對(duì)木棒的彈力為F，如圖所示?，F(xiàn)讓木棒的傾斜程度變小一些至虛線所示位置，木棒仍能靜止斜靠在墻上。則與原來(lái)相比，G和F變化情況為（）A．G不變，F(xiàn)變小 B．G不變，F(xiàn)變大 C．G變大，F(xiàn)變小 D．G變小，F(xiàn)變大【解答】解：以與地面接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，設(shè)與墻壁接觸點(diǎn)與地面的距離為h，與地面接觸點(diǎn)與墻壁距離為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件，有：F×h＝G×1解得：F=GL現(xiàn)讓木棒的傾斜度變小一些至虛線所示位置，由于重力G不變、L變大、h減小，故彈力F變大，故B正確。故選：B。二．填空題（共5小題）9．如圖所示，OAB是杠桿，OA與BA垂直，在OA的中點(diǎn)掛一個(gè)20N的重物，加在B點(diǎn)的動(dòng)力F1始終使OA在水平位置保持靜止（杠桿重力及摩擦均不計(jì)）。（1）當(dāng)F1豎直向上時(shí)，F(xiàn)1的大小為10N；（2）當(dāng)F1由豎直向上的位置沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛霓D(zhuǎn)到水平向左的位置時(shí)，動(dòng)力F1的大小變化是先變小后變大（選填“變小”、“變大”、“先變小后變大”或“先變大后變小”）?！窘獯稹拷猓海?）由杠桿平衡條件得：G×OA2=即：20N×OA2=F1（2）如圖所示，由圖可知：當(dāng)F1由豎直向上的位置沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛霓D(zhuǎn)到水平向左的位置時(shí)，動(dòng)力臂先變大后變小，阻力與阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力先變小后變大。故答案為：（1）10；（2）先變小后變大。10．有一把均勻的木尺，在上端轉(zhuǎn)有一小孔，掛在釘子A上，如圖所示，它可以在豎直平面內(nèi)以A點(diǎn)為軸擺動(dòng)?，F(xiàn)從靜止開始，在木尺的另一端點(diǎn)處施加一個(gè)水平向右的作用力F，使木尺緩慢地向右偏轉(zhuǎn)，到圖中虛線位置，在這一過(guò)程中，木尺的重力對(duì)A點(diǎn)的力臂逐漸變大，水平力F的大小逐漸變大?！窘獯稹拷猓河葾向重力的作用線作垂線，由圖可以看出線段長(zhǎng)度變大，重力的力臂變大。如圖所示：在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中重力大小不變，其力臂增大，F(xiàn)的力臂減小，由mg?LG＝F?LF，得F變大。故答案為：大，大11．如圖所示，OAB是杠桿，OA與BA垂直，在OA的中點(diǎn)處掛一個(gè)G＝10N重物，杠桿重力及摩擦均不計(jì)。若加在B點(diǎn)的動(dòng)力F甲使OA在水平位置保持靜止，如圖甲所示，那么，該杠桿不一定（選填“一定”或“不一定”）是省力杠桿；若動(dòng)力F乙始終與OA垂直，將杠桿由水平位置勻速向上提升重物，如圖乙所示，動(dòng)力F乙的大小變化是變?。ㄟx填“變大”、“變小”、“先變大后變小”或“先變小后變大”）；若動(dòng)力F丙由豎直向上的方向沿逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)到水平向左的方向，在此過(guò)程中OA始終保持水平靜止，如圖丙所示。請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上畫出動(dòng)力F丙隨時(shí)間t的變化趨勢(shì)?！窘獯稹拷猓海?）由題只知道動(dòng)力的作用點(diǎn)在B點(diǎn)，不知道動(dòng)力的作用方向，所以也就不知道動(dòng)力臂的大小，所以也就無(wú)法比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，所以無(wú)法確定它是哪種杠桿；（2）若動(dòng)力F乙始終與OA垂直，將杠桿由水平位置勻速向上提升重物，此過(guò)程中，阻力和動(dòng)力臂不變，阻力臂逐漸減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知?jiǎng)恿ψ冃?；?）如圖所示，由圖可知，當(dāng)F丙由豎直向上的位置沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛霓D(zhuǎn)到水平向左的位置時(shí)，動(dòng)力臂先變大后變小，阻力與阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力先變小后變大。且上圖可以看出，F(xiàn)丙水平時(shí)，比F垂直O(jiān)A時(shí)力臂小，所以動(dòng)力更大。動(dòng)力F丙隨時(shí)間t的變化趨勢(shì)如圖所示：故答案為：不一定；變?。灰?jiàn)上圖。12．如圖是農(nóng)村曾用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。桿AB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿右端均勻柱形物體的長(zhǎng)度與桿右側(cè)的OB相等，桿AB的重力不計(jì)，柱形物體較重。若作用在A點(diǎn)的動(dòng)力F方向始終與桿垂直，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)45°角的過(guò)程中，動(dòng)力F大小的變化是先增大后減小?！窘獯稹拷猓簞?dòng)力F的方向始終與桿垂直，故動(dòng)力臂不變；阻力是柱形物體的重，阻力作用點(diǎn)在柱形物體的重心上；如下圖所示（只畫了杠桿的右側(cè)部分，圖中虛線為重心運(yùn)動(dòng)的路線）：0位置為原來(lái)的位置，1位置為阻力臂最大的位置，2位置為轉(zhuǎn)過(guò)45°的位置，由上圖可知，整個(gè)過(guò)程中阻力臂先變大后變??；因動(dòng)力臂不變，阻力G不變，阻力臂先變大后變小，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力F先增大后減小。故答案為：先增大后減小。13．某同學(xué)利用身邊的塑料直尺和硬幣若干來(lái)驗(yàn)證杠桿平衡的條件，如圖所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂L1和L2的大小，他測(cè)力臂的方法是錯(cuò)誤的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。如果將兩邊的硬幣以相同大小的速度同時(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速移動(dòng)，則杠桿向右傾斜（選填“仍平衡”、“向左傾斜”、“向右傾斜”）?！窘獯稹拷猓孩儆矌欧旁诟軛U上，杠桿在水平位置平衡，硬幣作用在杠桿上的力通過(guò)硬幣平面圓心，力臂是從最下面平面圓心到支點(diǎn)的距離，力臂測(cè)量錯(cuò)誤。②如果將兩邊的硬幣以相同速度同時(shí)勻速做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，在相同時(shí)間內(nèi)，左端的硬幣先離開杠桿，右端的硬幣仍然在杠桿上，杠桿會(huì)向右傾斜。故答案為：錯(cuò)誤；向右傾斜。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）14．如圖所示，把細(xì)木條作為橫梁，在它的中間穿一個(gè)孔，固定在支架上。然后分別將兩個(gè)裝滿二氧化碳的氣球封口后掛在細(xì)木條的兩端。調(diào)節(jié)它們的位置使得細(xì)木條保持水平。然后分別在圖A、B位置剪了一個(gè)同樣長(zhǎng)的口子，（假設(shè)氣球不縮小，保持原來(lái)的形狀）試問(wèn)：（1）最終細(xì)木條還能在水平位置平衡嗎？如不平衡，哪一端下傾？A端下傾；（2）請(qǐng)你解釋原因：二氧化碳的密度比空氣大?！窘獯稹拷猓海?）（2）開始時(shí)，杠桿處