内容正文:
专题十一、简单机械——杠杆
知识清单
1. 概念:一根硬棒能够在力的作用下绕着一个固定点转动,这个硬棒就称为杠杆。
2. 杠杆五要素(右图):
(1) 支点(O):杠杆绕着的转动的固定点;
补充:支点不仅仅杠杆能够绕找转动的点,还起到支持作用
(2) 力:作用在杠杆上的力;
①动力(F1):使杠杆转动的力
②阻力(F2):阻碍杠杆转动的力
(3) 力臂:支点到力的作用线的距离;
①动力臂(l1):支点到动力作用线的距离
②阻力臂(l2):支点到阻力作用线的距离
拓展:力的作用线——力所在的直线
3. 杠杆平衡:
(1) 杠杆处于静止或匀速转动状态,我们就称杠杆处于平衡状态。
(2) 杠杆平衡条件:F1l1=F2l2
4. 杠杆分类
类型
力臂关系
力的大小
特点
实例
省力杠杆
羊角锤、老虎钳、道钉撬
费力杠杆
镊子、筷子、钓鱼竿
等臂杠杆
天平、定滑轮
5. 解决杠杆问题一般步骤:
(1) 弄清问题,找对支点;
(2) 找出动力和阻力(一定是直接作用在杠杆上的力)
(3) 画力臂,列平衡方程;
(4) 代入数据,求解。
经典例题
1. 如图是一种新型开瓶器,借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖,该开瓶器可看作一个杠杆。下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是( )
A.B. C.D.
2. 小科利用注射器设计制作了一个挖掘机模型,如图所示。通过推拉注射器①、②的活塞,引起注射器③、④的活塞移动而带动机械臂挖土。对此挖掘机工作原理分析错误的是( )
A.模型中可以找到三个杠杆 B.图中杠杆均可以用来省力
C.抓手P处重物重力太大引起挖掘机翻倒时,以O2 为支点
D.若在Q点放置重物,挖掘机挖掘时更不易翻倒
3. 两个小孩坐在跷跷板上,恰好处于平衡,此时( )
A.两个小孩的质量一定相等 B.两个小孩的重力和他们各自的力臂的乘积一定相等
C.两个小孩到支点的距离一定相等 D.两个小孩的重力一定相等
4. 为使杠杆平衡在图示位置,需在A点施加一个力,在如图所示的四个方向中,不可能使杠杆平衡的力是( )
A.F1和F2 B.F1和F4 C.F2和F3 D.F3和F4
5. 2015年8月12日,天津港发生爆炸。灾后救灾人员用到如图所示的“大力钳”剪断废墟中的钢筋,救出被困群众。大力钳上的主要数据如图。若某救灾人员在“握力作用处”向下施加压力150N,则“被钳钢筋”承受的压力为( )
A.50N B.360N C.2700N D.120N
6. 如图甲所示,长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一拉力﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示。据图可知金属杆重( )
A.5N B.10N C.20N D.40N
7. 如图所示,长1米的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动,杆上套一滑环,用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动,并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F与滑环离开O点的距离s之间的关系图象为( )
A.B. C.D.
8. 如图1是中国自主研制的世界上最大起重机“宏海号”龙门吊,它可吊起22000吨的重物。它主要由主梁和支架构成,可以提升和平移重物,图2是其工作示意图。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中,右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是(梁自重不计)( )
A.B. C. D.
9. 如图所示,均匀相同的砖,平放在水平地面,用竖直向上的力F1和F2分别作用于ab和a′b′的中点,使它们慢慢地直立起来(砖不滑动),则( )
A.F1=F2 B.F1<F2 C.F1>F2 D.不能确定
10. 如图所示,是我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理(如图所示),此时杠杆处于平衡状态,有关它的说法错误的是( )
A.“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力
B.“权”“重”增加相同的质量,A端会上扬
C.增大“重”时,应把“权”向A端适当移动
D.若将提纽O向B端移动一些,杆秤测量范围变大
11. 如图所示,足够长的杠杆上放着质量不相等(m1>m2)的两个球,杠杆在水平位置平衡,若两球以相同速度同时向远离支点的方向运动相等的时间,则杠杆( )
A.仍平衡 B.大球那端下沉
C.小球那端下沉 D.无法确定
12. 甲、乙两个身高相同的人抬着一个木箱沿斜坡上山,木箱的悬点恰好在抬杠的中央。如图所示,则甲、乙两人所用的力F甲与F乙的关系是( )
A.F甲=F乙 B.F甲>F乙 C.F甲<F乙 D.已知条件不足,所以无法判断
13. 小华在做实验时提出了如图所示两个模