2026年配套综合练习甘肃八年级物理下册北师大版第88页答案
7. 研究物理问题时,常需要突出主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。
(1) 如图 9 - 1 - 24 甲所示,一质量分布均匀的杠杆,厚度和宽度可忽略,长度不可忽略,用细线将它从中点悬起,它能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图 9 - 1 - 24 乙所示)释放,为研究它能否平衡,可将它看成等长的两部分,请在图 9 - 1 - 24 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 9 - 1 - 24 丙所示,一质量分布均匀的长方形木板,厚度可忽略,长度和宽度不可忽略,用细线将它从 $ AB $ 边的中点悬起,它能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图 9 - 1 - 24 丁所示)释放,木板在该位置能否平衡?写出你的判断依据。

答案


(1) 如图所示:

画出杠杆两部分的重力$G_1$、$G_2($竖直向下),力臂$L_1$、$L_2($从悬点O到$G_1$、$G_2$作用线的垂直距离)。
证明:设杠杆总重力为G,由题意知$OO_1=OO_2$,根据三角形全等知识可得$L_1=L_2$。
又$G_1=G_2=\frac{G}{2}$,
则$G_1L_1=\frac{G}{2}L_1$,$G_2L_2=\frac{G}{2}L_2$,
故$G_1L_1=G_2L_2$,根据杠杆平衡条件,杠杆在该位置仍能平衡。
(2) 木板在该位置不能平衡。
将木板看作左右两部分,每部分重力$G_1=G_2=\frac{G}{2}$,由图可知$L_1<L_2$,
则$G_1L_1=\frac{G}{2}L_1$,$G_2L_2=\frac{G}{2}L_2$,
因为$L_1<L_2$,所以$G_1L_1<G_2L_2$,不符合杠杆平衡条件,故木板不能平衡。
(另解:木板转过角度后,拉力F与重力G不在同一直线上,不满足二力平衡条件,因此木板不能平衡。)

解析

【解析】
(1) ① 作图:在杠杆被分成的两部分的中点处,分别画竖直向下的重力$G_1$、$G_2$;过悬点$O$分别作$G_1$、$G_2$作用线的垂线,垂线段即为力臂$L_1$、$L_2$。
② 证明:设杠杆总重力为$G$,因杠杆质量分布均匀,故$G_1=G_2=\frac{G}{2}$,且两部分到悬点的距离相等,由三角形全等可得$L_1=L_2$。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,代入得$G_1L_1=\frac{G}{2}L_1$,$G_2L_2=\frac{G}{2}L_2$,因此$G_1L_1=G_2L_2$,满足杠杆平衡条件,故杠杆在该位置仍能平衡。
(2) 将木板等效为左右两部分,因木板质量分布均匀,所以$G_1=G_2=\frac{G}{2}$,由图可知两部分重力的力臂$L_1<L_2$,则$G_1L_1=\frac{G}{2}L_1$,$G_2L_2=\frac{G}{2}L_2$,由于$L_1<L_2$,故$G_1L_1<G_2L_2$,不满足杠杆平衡条件,因此木板在该位置不能平衡。(或:木板转过角度后,拉力与重力不在同一直线上,不满足二力平衡条件,故不能平衡。)
【答案】
(1) 重力与力臂的示意图如解析所述;杠杆在该位置仍能平衡,证明过程见解析。
(2) 不能平衡,判断依据见解析。
【知识点】
杠杆平衡条件,等效替代法,二力平衡
【点评】
本题通过拆分物体的等效替代方法,考查对杠杆平衡条件的理解与应用,需明确重力方向始终竖直向下,力臂是支点到力的作用线的垂直距离,同时可结合二力平衡条件辅助分析。
【难度系数】
0.6