2024浙江中考物理二轮重点专题研究 微专题 杠杆模型建构 （课件）

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一、杠杆模型例1　如图，轻质木杆OA可绕O点转动，可将其看成一个杠杆，且OB＝ OA，将一重为20 N的正方体物块挂在B点，在A点施加一竖直向上的力F1，使杠杆在水平位置平衡，此时F1＝____N。
二、模型建构例2 　(2021荆州改编)某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图甲所示，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。O到B点的水平距离为0.3 m，O到A点的水平距离为0.8 m。(g取10 N/kg)
第一步：分析情境在A点向上施加拉力时，装有物品的旅行箱绕O点转动时，可视为杠杆。第二步：根据要素，画图示，还原模型
动力：施加在A点向上的作用力阻力：旅行箱以及物品的重力动力臂、阻力臂：在图乙中画出动力臂L1及阻力臂L2
第三步：利用杠杆平衡条件，解决问题①若旅行箱以及物品重为8 kg，拉力F竖直向上时，要使旅行箱平衡，则拉力F＝______N；
②其他条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F将_____(选填“增大”“减小”或“不变”)；③游客拉着旅行箱向前走的过程中，箱内物品下滑，重心位置由B变至B′(如图丙)，拉力F将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
例3　 (2023杭州35题改编)汽车超载是当前发生交通事故的重要根源。为了加强监控，各地均设置超载监测站。如图甲所示，已知某汽车的自重为2吨，其载重量为10吨。现让该汽车前轮开上电子地磅秤，其读数为5吨，后轮开上电子地磅秤读数为6吨，且前后轮与地面的接触面积相等。(g取10 N/kg)
第一步：分析情境以汽车前轮为支点，汽车可绕前轮转动，可视为杠杆；以汽车后轮为支点，汽车可绕后轮转动，可视为杠杆。第二步：根据要素，画图示，还原模型
汽车前轮在地磅上时，以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如图乙；动力为F前，阻力为G，动力臂为L，阻力臂为L1汽车后轮在地磅上时，以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如图丙；动力为F后，阻力为G，动力臂为L，阻力臂为L2
第三步：利用杠杆平衡条件，解决问题该汽车是否超载，通过分析计算说明理由。
解：以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如题图乙根据杠杆平衡条件得F前L＝G L1 以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如题图丙根据杠杆平衡条件得F后L＝GL2解得G＝F前＋F后 ＝(5 000 kg＋6 000 kg)×10 N/kg<(2 000 kg＋10 000kg) × 10 N/kg所以该汽车未超载。
例4　(2023安徽)研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。(1)如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图乙)释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡；
(2)如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它从AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图丁)释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。
(2)把长方形木板看成左右相同的两部分，各自所受重力和力臂如图所示设木板所受重力为G
1. 生活中常见杠杆模型(1)空调外机A点为支点，墙壁对支架C处的拉力为阻力，空调的重力为动力。
(2)圆柱木使圆柱木的a点离开地面需要的最小力，以O为支点，圆柱木的重力为阻力，沿b点垂直于圆柱木对角线向上的力即为最小力。
(3)开瓶起子用最小力打开瓶盖时，以O为支点，瓶盖对A点的力为阻力，沿B点垂直于OB向上的力即为最小力。
2. 人体中的杠杆模型(1)走路时的脚——省力杠杆脚掌前部是支点，人体的重力是阻力，腿部肌肉产生的拉力是动力，这种杠杆可以克服较大的体重。
(2)做俯卧撑——省力杠杆脚掌前部是支点，人体的重力是阻力，手臂肌肉产生的支持力是动力。