力平衡和杠杆平衡

力平衡和杠杆平衡当物体受到几个力的作用时，若保持静止状态，或匀速直线运动状态，或绕轴匀速转动状态，则物体处于平衡状态，简称物体的平衡。其中包括力的平衡和杠杆的平衡，这两种平衡既有区别又有联系，现比较如下：一、 两种平衡的区别如果一个物体在多个共点力的作用下:保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是力的平衡；如果物体在非共点力作用下保持静止状态或者匀速转动状态，这就是杠杆的平衡。若物体处于静止状态，既不发生移动，又不发生转动，则该物体的平衡既是力的平衡，也是杠杆的平衡。二、 两种平衡的条件物体在共点力（力的作用点在同一点上）作用下处于平衡的条件是：作用在物体上的合力为零。如果物体只受两个力作用，则这两个力大小相等、方向相反、在同一条直线上。简言之，二力平衡的条件是：同体、等值、反向、共线。杠杆的平衡除了跟作用在杠杆上的力的大小有关外，还跟力臂的大小有关。杠杆平衡的条件是：动力X动力臂=阻力X阻力臂，即兜项1=卢也，判断一个杠杆是否平衡，就是要对作用在杠杆上的与『也的大小进行比较，而不能只比较其与珞或‘1与上。例：把两段由同种材料制成的均匀圆柱体焊接在一起，用一根细绳系在它们的接点处O并悬挂起来，焊接体恰能处于静止状态。如图，若焊接体共重G，细段长度是粗段长度的2倍，求：（1）细绳对焊接体的拉力；（2）粗、细段的重力。r;T分析：（1）焊接体在竖直方向上受到地球对它的重力G和绳对它的拉力F而静止，属于二力平衡。由二力平衡条件可得F=G，F方向竖直向上。（2）焊接体在水平方向静止不转，属于杠杆平衡（悬挂处O为支点）。设粗段重为&1，细段重为由均匀圆柱体的重心在它的中心可得:G的力臂Li。根据杠杆平衡条件有 即q2—乌如1故此得=G,=—G,=—G所以3 2 3三、两种平衡的示意图力的平衡研究的是在共点力作用下物体没有转动（或转动可以不考虑）的情况，因此在画力的平衡示意图时，除反映出每个力的三要素（大小、方向和作用点）夕卜，还须注意使两个相反方向上的合力大小相等。杠杆的平衡条件适用于物体受力绕固定点（或转轴）转动的情况，在画杠杆平衡的示意图时，作用在杠杆上的力的作用点和力的方向必须符合实际，同时还应画上支点和各力的力臂。例：一个圆柱体铸件重为G，测得它的底面直径为d，高为h，立放在粗糙水平面上。（1） 用水平力F推铸件，使其做匀速直线运动，试画出它的示意图。（2） 用最小的力推铸件，把它推翻，试画出它的示意图。分析：（1）铸件在水平方向上除受到人对它的水平推力F外，还受到地面对它的摩擦力f，因铸件做匀速直线运动，所以F和f二力平衡，反映二力平衡的示意图如图2（a）所示，这种画法是在不考虑铸件转动，不改变力的作用效果的前提下对问题的一种处理方法，即把作用点都移到物体重心上，使平衡的两力共点。（2）在推力作用下使铸件绕它与地面的接触点O转动，可把铸件看成杠杆，O为支点，铸件重G为阻力（方向竖直向下，作用点在重心B上），阻力臂2；作用在铸件上的推力F为动力，设动力臂为项1，由杠杆平衡条件有玳/%，因有确定值，所以要F最小，必须A最大，推翻铸件的杠杆示意图如图（2b）所示，由几何知识不难得到最小的推力F= -C72寸*+必 方向为垂直于OA（动力臂）向上。【综合考察】天平是利用杠杆的平衡条件称出物体的质量的。（）作用在杠杆上的力臂可能为零。（）从支点到阻力作用线的垂直距离叫（）

使用杠杆时，力和力臂的关系是（ ）有力作用在杠杆上，力臂一定大于零有力作用在杠杆上，力臂可能为零作用在杠杆上的力越大，力臂也越大力臂越大，说明作用在杠杆上的力也越大如图所示，把一个油桶绕着支点C推上台阶，在无滑动时，最省力的施力方向是（）MNPD.三种方法力大小是一样的重为G的均匀硬棒悬于。点成竖直，现在下端施一水平拉力让棒缓慢转过。角，在棒转动的过程中（）动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小C.动力逐渐变大； D.动力逐渐减小（4题） （5题） （6题）F的方向始终竖直向上，在匀速提升重物G的过程中（）F大小不变；B.F逐渐变大C.F逐渐变小；D.F先逐渐变小后逐渐变大.像图那样，用始终垂直于与木头的力F将木头缓慢地抬起，在抬起的过程中，力F大小将（）不变；B.渐渐变小C.渐渐变大；D.先变小后变大.【课后习题】中有两个杠杆，请根据图中信息，在杠杆上画出最省力的动力的力的示意图。AGAG如图，一个不等臂杠杆，在两端分别挂上两个质量不同的物体后在水平位置平衡，若将两个物体向杠杆中间移动相同的距离，则（）TOC\o"1-5"\h\z杠杆仍然平衡。 ▲ =杠杆不能平衡，向力臂长的一端倾斜。杠杆不能平衡，向力臂短的一端倾斜。 JL无法判断。如图，一个不等臂杠杆，在水平位置平衡后，若再在两端分别挂上两个质量相同的物体后，则（）杠杆仍然平衡。 ▲ =杠杆不能平衡，向力臂长的一端倾斜。c,杠杆不能平衡，向力臂短的一端倾斜。 JL r~D.无法判断。 —如图所示，AOB为一杠杆，O为支点，杠杆自重不计，AO=BO,在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体，当AO段在水平位置时保持平衡，这时在B端需施加最小的力为F1；若使BO段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B端 %需施加最小的力为F2,则（）A.Fl<F2 B.F1>F2C.F1=F2 D.无法比较用剪刀剪东西时，如果用剪刀的尖部去剪就不易剪断，而改用剪刀中部去剪就容易些，这是因为（）A.增大了动力； B.减小了阻力C.减小了阻力臂 D.增大了动力臂如图，粗细均匀的直尺AB，将中点O支起来，在B端放一支蜡烛，在AO的中点O'上放两支蜡烛，如果将三支完全相同的蜡烛同时点燃，它们的燃烧速度相同.那么在蜡烛燃烧的过程中，直尺AB将（）始终保持平衡； #蜡烛燃烧过程中A端逐渐上升，待两边蜡烛燃烧完了