如何分析杠杆转动过程中动力大小的变化

如何分析杠杆转动过程中动力大小的变化？例题：如图所示，杠杆OAB可绕支点O自由转动，在B点施加一个力F并将杠杆缓慢匀速抬起，分析下列三种情况，力F大小的变化情况。（1）F始终垂直于杠杆。例：一根直杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终与杠杆垂直的力F，如图所示，当直杆从竖直位置慢慢抬到水平位置的过程中，力F的大小变化情况应是A．一直增大B．一直减小C．先增大后减小D．不变分析：解这类型题目重点要懂得找到动力臂和阻力臂，并且将它们画出来，接着分析它们和阻力的变化情况，再根据杠杆平衡条件求解。在题中，因为F垂直于杠杆，所以动力臂就是杠杆的长，大小始终不变，阻力臂等于或小于动力臂的一半。当阻力方向与杠杆垂直时（即杠杆被拉到水平位置时候）阻力臂等于动力臂的一半，此时F用力最大，再往上或往下，动力F将越来越少。所以这道题答案选择A。（2）F始终水平向右。方法跟（1）一样，首先画出动力臂和阻力臂，并且分析它们和阻力的变化情况，再根据杠杆平衡条件求解。例：一根直杆可绕轴转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图9所示，在力F使直杆从竖直位置慢慢抬起到接近水平位置的过程中，力F大小的变化情况是……………………………………………()A．一直在增大B．一直在减小C．先增大后减小D．先减小后增大首先作图找到动力臂和阻力臂：动力臂：随着物体上升，支点到F所在直线的距离就小；阻力臂：随着杠杆接近水平，力臂逐渐变成杠杆长的一半（物体在中点）。分析不能发现F的力臂逐渐减小且物体对杠杆拉力即重力的力臂会变大。然而重力的大小不变，根据杠杆平衡条件可解出，F逐渐变大。解释到这，同学们应该知道正确的答案是选择A。（3）F始终竖直向上。方法同上。例：杠杆OA可绕支点O自由转动，B处挂一重物G，A处有一竖直向上的力作用力F，如图所示，当杠杆OA和墙壁之间的夹角θ逐渐增大时，为保持杠杆平衡，则拉力F的大小将_____，F____G（填“＞”、“＜”或“=”）。假若同学们没有学过相似三角形，根据B为OA的中点，并且BE//AF，可知道E为OF的中点，那么BE为三角形AOF的中位线。根据中位线，知道BE为AF的一半，无论转到哪个位置都有这个关系，所以F也始终为重力的二分之一，由此可知道竖直向上拉的时候F大小是不变的。方法提炼：抓住不便量，分析可变量。1、弄清动力阻力的方向。2、画出动力臂和阻力臂。3、判断出动力的变化情况。另一题型，例：一根直杆可以绕O点转动，在直杆的中点挂一个重为G的重物，在杆的另一端施加一个力F，如图9所示，在力F从水平方向缓慢转动到沿竖直向上的方向过程中，为使直杆保持在图示位置平衡，则拉力F的变化情况是（）A、先变大，后变小B、一直变小C、先变小，后变大D、一直变大同学们是否能看出这道题与上述体型的区别？上述的力方向都是不变的，转动的是杠杆，现在杠杆是保持静止的，转动的是了力。认真的分析一下，相信你也能找到正确的答案是C。当力与杠杆垂直时候是最小的，所以力从现在图9的水平方向转动到与杠杆垂直时候，力变到最小，之后又变大。