专项突破 33 动态杠杆 专项解读 杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态,分析杠杆的动态平衡时,一般是动中取静,根据杠杆平衡条件,分析比较,得出结论
【例 1 】〈 2015· 杭州〉如右图所示,一根质量分布均匀的木棒,质量为 m ,长度为 L ,竖直悬挂在转轴 O 处,在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力 F 缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为 θ 的位置 ( 转轴处摩擦不计 ) ,问:(1) 在图中画出 θ = 60° 时拉力 F 的力臂 l ,并计算力臂的大小;(2) 木棒的重力作用点在其长度二分之一处,随拉开角度 θ 的 增加,拉力 F 将如何变化
并写出拉力 F 与角度 θ 的关系式
类型一 力或力臂变化问题利用杠杆平衡条件 F1l1 = F2l2 和控制变量法,抓住不变量,分析变量之间的关系
解: F 的力臂 l 如右图所示,力臂的大小为L解:木棒的重力作用点在其长度二分之一处,随拉开角度 θ 的增加,拉力F 将变大, F 与角度 θ 的关系式为 F =Gtanθ1212(1)O 为支点,沿力 F 的方向作出力的作用线,从 O 点作其垂线,垂线段长即 F 的力臂
由 θ = 60° ,得 l =L
(2) 由右图可知随拉开角度 θ 的增加, l 变小, LG 变大,根据 杠杆的平衡条件得 Fl = GLG ,阻力 G 不变,所以动力 F 变 大;由图知 l = cosθL , LG = sinθL , 根据杠杆的平衡条件有: F×cosθL = G× sinθL , 即: F =Gtanθ
【思路点拨】【思路点拨】12121212类型二 杠杆再平衡问题【例 2 】 〈 2015· 枣庄〉如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体 A 和 B 同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断正确的是 ( )A .杠杆仍能平衡B