《简单机械和功》例题选析及对应训练试题
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共18题,约5540字。
《简单机械 功》例题选析及对应训练
天津市宝坻区育英分校(301800) 许宝光
天津市宝坻区教研室 (301800) 戴 军
例1.在生活中常用的简单机械有:a、剪铁皮的剪子;b、天平;c、钓鱼杆;d、拔钉用的羊角锤;e、镊子;f、缝纫机脚踏板;g、汽车方向盘;h、定滑轮;m、动滑轮。下列说法正确的是 ( )
A.属于省距离的杠杆是c、e 、f
B.属于省力杠杆是a、b、d、m
C.属于等臂杠杆是b、m
D.不属于杠杆的是g、h、m
解析:根据杠杆的动力臂与阻力臂的关系,可以将使用中的杠杆分为三个类型:省力杠杆(动力臂>阻力臂)、费力杠杆(动力臂<阻力臂)、等臂杠杆(动力臂=阻力臂)。使用省力杠杆时费距离,使用费力杠杆时省距离,使用等臂杠杆既不省力也不费距离。
本题所列简单机械,均属于杠杆。其中剪铁皮的剪子、拔钉子的羊角锤、动滑轮,在正常使用中都是动力臂大于阻力臂,属于费距离但省力的杠杆;而钓鱼杆、镊子、缝纫机脚踏板在使用中动力臂小于阻力臂,属于省距离但费力的杠杆;天平、定滑轮、汽车方向盘均是等臂杠杆。
综上分析,B、C、D答案都是错误的。只有A答案正确。
例2.如图1所示,撬棍AC 长为1m,其上的A、B、O 三点分别与地面、石头、砖块接触,若AB =15cm,AO =25cm,石头对撬棍上B 点的压力大小为5000N.现欲用最小的力撬动石头,试确定应该在撬棍上的哪一点、施加什么方向的力?这个最小的力为多少?(撬棍本身重力不计)
解析:要撬动石头,施加在撬棍上的力,力臂越大则力越小,即动力臂与阻力臂之比越大,则所用的动力就越小.让动力远离支点,力的方向垂直撬棍,可使动力小些.与棍垂直的力可能有两个方向:斜向上推(F’)或斜向下压(F ).这两种方法支点不同,则动力臂与阻力臂之比也不同. 图1
当斜向上推时,杠杆以A为支点,B为阻力作用点,则动力臂/阻力臂=AC/AB=100/15≈6.7 ;当斜向下压时,杠杆以O 为支点,B为阻力作用点,此情形下的动力臂/阻力臂=OC/OB=(AC—AO)/(AO—AB)=7.5。
所以第二种方案更省力。
根据杠杆平衡条件: F动•OC=F阻•OB
所以 F动=(OB/OC)F阻=(10/75)×5000=800(N)
即欲用最小的力撬动石头,需在C 点斜向下垂直撬棍压棍,施加的力大小为800N。
说明:此题是考查在自选支点情况下杠杆平衡条件的应用.不可武断地肯定“压”或“推”就一定最省力,必须仔细分析、比较.
例3.有一根重200N的木料AB,水平放在地面上,如图2所示。一个人用50N的力就能抬起木料A 端,问要抬起B 端时,至少要用多大的力? 若将该木料从重心处锯成两段,问哪一段重力大些,为什么?
解析:若两人同时在A、B 两端用力将该木料抬起,用力之和将是200N;若以B 为支点;一人抬A 端,用力是50N ,小于木料本身重力的一半,可见木料重心距B 端较近。设重心到B 的距离为LX ,木料长L米,由杠杆平衡条件得: 图2
GLX=FL, LX=FL/G=50×L/200=0.25L
若以A 为支点,抬起B 端,必须满足条件:0.75GL=F'L
所以F'=0.75G =150(N),即抬起B 端至少需要150N的力。
如果从木料重心处锯断,不能武断地认为两段木料重相等。作为不规则物体,当悬挂该木料重心O 点时,木料处于平衡状态。设A段重力为G1,B段重力为G2,较细的A段的重心距悬点的距离为L1,较粗的B 段的重心距悬点的距离
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