内容正文:
物 理
物 理
研究山东新考情 更懂中考新方向
山东新中考
物理
精讲册
研究河北新考情 更懂中考新方向
河北新中考
物理
精讲册
1
2
板块二 力学与机械
第十章 简单机械
10.1 杠杆
第一部分 系统复习 成绩基石
3
知识体系构建
重点夯基训练
重点实验突破
聚焦河北中考考法
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5
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6
例 1 .判断。
①作用在杠杆上的动力和阻力的方向可能相 同,也可能相反。 ( )
②杠杆的力臂是支点到力的作用点连线的距 离 。 ( )
③杠杆的支点一定在杠杆上,且在杠杆的中间 位置。 ( )
④力臂可能在杠杆上,也可能不在杠杆上。 ( )
⑤使用费力杠杆可以省距离。 ( )
√
×
×
√
√
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例2 (JK八下 P90素材)
我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》
里记载了一种捣谷用的舂,如图1所示,舂属于
______(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。如果
想省力些,可将脚踩点适当______(选填“远离”或
“靠近”)支点。如图2所示是书中描绘古代劳动人
费力
远离
杠杆
省力
民用桔槔汲水的场景,桔槔属于______(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)。使用桔槔
汲水时,可以______(选填“省力”或“省距离”)。
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例3 (RJ 八下 P110 素 材)如图甲是自行车的手闸,其中 部分可视为一个杠杆,
其简化示意图如图乙,为支点, 为阻力,请在图乙中画出:
(1)作用在点的最小动力及其力臂 ;
(2)阻力的力臂 。
[答案]
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例4 .(RJ 八下 P111素材)杆秤是一种中国传统的称量工具,凝聚着中国人民
的智慧。如图所示,为杆秤提纽, ,秤砣
质量 ,不挂重物和秤砣时,手提提纽,杆秤
B
A. B. C. D.
可水平平衡。用它称鱼,当秤砣置于 点时,杆秤再次水平平衡,此时测得
,鱼的质量为( )
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[解析] 杆秤绕提纽转动,所以点是杆秤的支点,作用在 处的力使杆秤逆时针
转动,其力臂是,作用在处的力使杆秤顺时针转动,其力臂是 ;由杠杆的
平衡条件可得: ,即
,解得 。
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例5.斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,
其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻结构重量,节省
材料。如图为小华制作的斜拉索大桥模型,她用长 、重
的质地均匀分布的木条做桥面,立柱做桥塔。 可绕
点转动,端用细线与上的点相连,桥面 实质是一种
______(填简单机械名称)。保持桥面水平,细线对 的拉力
___;将细线一端的固定点由点改至点,拉力 的大小
变化情况是______。
杠杆
5
减小
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[解析] 由图可知,可绕点转动,端用细线与上的 点相
连,所以桥面 实质是一种杠杆;过支点向拉力的作用线作垂线,
这条垂线段就是拉索对桥面拉力的力臂 ,如图所示:
在中, ,则 ,根据杠杆的平
衡条件,,则 ;将
细线一端的固定点由点改至 点,动力臂增大,阻力臂和阻力不变,根据杠杆平
衡条件可知,动力减小。
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实验 探究杠杆的平衡条件
例.小明打开密封的罐头时,发现用开罐器很容 易就能撬开盖子,直接用手却很
难做到;他还 注意到,爷爷用扁担挑水时,会根据水桶的轻 重调整肩膀的位置。
这些现象让他疑惑:为什 么有些工具能省力?杠杆在什么条件下才能 保持平衡?
为了揭开杠杆平衡的奥秘,他决定 通过实验探究杠杆的平衡条件。
1.实验器材:杠杆(带刻度)、支架、钩码(规格相同,每个重0.5 N)、弹簧测力计、细线。
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(1)调节杠杆在水平位置平衡(消除杠杆自重 对实验的影响):
①将杠杆安装在支架上,使杠杆可绕支点0 自由转动;
②观察杠杆是否水平,若左端下沉,将平衡螺 母向 调;若右端下沉,将平衡
螺母向 调,直至杠杆在水平位置静止。
2.进行实验
右
左
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(2)探究杠杆的平衡条件
①在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码 位置,使杠杆在水平位置再次平
衡;此时杠杆 两侧受力大小等于钩码重力。
②设右侧钩码对杠杆施加的力为F₁, 左侧钩码对 杠杆施加的力为F₂ ;测出杠杆平衡
时动力臂l₁ 和 阻力臂 l₂。记录F₁、F₂、l1、l ₂并填入表格。
③保持动力 F₁ 和动力臂 l₁ 不变,改变阻力 F₂, 相应调节阻力臂l₂ 的大小。多次实
验,记 录数据。
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(3)数据记录
(4)得出结论:杠杆平衡时,动力×动力臂= ,即F₁ ×l₁= 。
次数 F₁/N l₁/cm F₂/N l₂/cm
1 2 10 2 10
2 2 10 4 5
3 2 10 5 4
4 2 10 10 2
阻力×阻力臂
F₂ ×l₂
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1.【实验评估】小明同学完成一次操作后,记录的数据为:动力,动力臂
;阻力,阻力臂。他测出了这组数据后就得出了“动力
动力臂 阻力 阻力臂”的结论,你认为他的结论是______(选填“正确”或“错误”)
的,理由是________________________。
错误
不同的物理量不能相加减
2.【实验评估】另一名同学记录实验数据的表格如表。
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 2 0.1 1 0.2
该同学通过以上实验操作及数据分析,得出杠杆的平衡条件是动力×动力臂 阻力
×阻力臂。你认为他的结论________(选填“可靠”或“不可靠”),理由是_________
____________________。
不可靠
没有多次实验,寻求普遍规律
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3.[实验分析] 如图所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C,杠杆都
在水平位 置平衡,弹簧测力计在a 位置竖直向上的拉力 为Fa,在 b 位置斜向上的
拉力为 Fb, 则 Fa (选填“大于”“等于”或“小于”)Fb。
小 于
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4.[迁移应用] 实验结束后,小明根据杠杆的平 衡条件,制作了如图所示的杆秤,
用其测量物 体的质量,经测试发现它能测量的物体最大质 量太小。下列操作中
可以使该杆秤测量物体 质量的最大值变大的有 (选填字母)。
A.将 a 点向左移
B. 将 b 点向左移
C. 将 a、b 点都向右移动等长距离
D. 换一个质量更大的秤砣
BD
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5.某同学用筷子、刻度尺、杯子和水设计实验,巧妙地测量石块的密度。
(1)该同学把筷子用绳子悬挂后静止,如
图①所示。如图②所示,使筷子在水
平位置平衡,这样调节除可消除筷子重力
对实验的影响外,最主要的目的是______
______________;
方便测量力臂的大小
(2)将一质量为的重物悬挂在筷子处,移动石块至 处,使筷子再次在水
平位置平衡,如图③所示。用刻度尺分别测得、的长度分别为和 ,
则石块的质量为_____ ;
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(3)保持重物的悬挂点位置 不变,将石块浸没在盛有适量水的杯中,调整石块
悬挂点的位置(且未与杯底、杯壁接触),直至 处,使筷子仍在水平位置平衡,
如图④所示,用刻度尺测得的长度为 。通过计算,可知石块的密度为
__________ 。
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命题点一 杠杆平衡条件及应用
1.(2025石家庄模拟)杆秤是我国度量衡“三大 件(尺斗秤)”的重要组成部分,凝聚
了炎黄子 孙的智慧。如图是某兴趣小组用轻质杆制作 的杆秤,下列说法正确的是
( )
B
A. 要使如图所示的杆秤水平平衡,秤砣向左移
B. “秤砣虽小压千斤”说明使用时杆秤相当于 省力杠杆
C. 如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D. 将提纽移到0点右侧,可以增大杆秤的测量范围
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2.(2023河北14题3分)在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入
橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在
直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘
在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡,如图所示。由图可知,大米的质量______
(选填“大于”或“小于”)小米的质量。是左盘对直尺施加的力,请在图中画出
的力臂。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法:
__________________。
小于
向右盘中加入小米
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[答案]
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命题点二 探究杠杆的平衡条件
3.(2024河北17题6分)在“探究杠杆的平
衡条件”实验中,小明使用可绕 点自由转
动。刻度均匀的杠杆,以及多个重为
的钩码进行了以下操作:
(1)不挂钩码时,杠杆在如图1所示的位
置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左
端,发现杠杆右侧还略向下倾斜。此时小
左
明应向____(选填“左”或“右”)调节杠杆右边的螺母,使杠杆水平并静止,达到平
衡状态。
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(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力 ,左侧
钩码对杠杆施的力为阻力,测出杠杆水平平衡时的动力臂和阻力臂 ;多次实
验并把数据填入下表。
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 0.1 3.0 2.0 0.15
4 2.0 0.15 1.5 0.2
…
小明分析表格中的数据发现,第___次实验数据有误,剔除这一组数据后,初步得
出杠杆的平衡条件:__________________________。
3
动力×动力臂阻力×阻力臂
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(3)第4次实验结束后,小明撤去右侧钩码,改用弹簧测力计继续实验。如图2所
示,他在左侧点悬挂三个钩码,再用弹簧测力计(未画出)在 点拉杠杆。杠杆
重新在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数可能为________(填序号)。
(4)筷子是中国传统餐具,体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时,
所属的杠杆类型与第___次实验时的杠杆类型相同。
4
(5)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时,用一根筷
子把另一根筷子水平托起来,图3为筷子稳定时的俯视图,筷子的重心在
点,此时_____(选填“”或“ ”)段更重一些。
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【拓展】 如图4所示,小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细
杆分成6等份,并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”,然后在
两端对称安装合适的螺母。支架(未画出)支撑在任一标记处时,都要重新调节螺
母,使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为 的物体悬挂在标记“6”处,仅
在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为、重为 的小桶,通过改变支架
支撑的位置和小桶悬挂的位置,并调整小桶内的水量,可以有____种方案使细杆在
水平位置平衡。(水的密度为,取 )
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4. (2025河北17题改编2分)在跨学科实践活 动中,小明用身边的器材粗略测量一
件鱼形工 艺品材料的密度。鱼形工艺品的材质均匀且 不吸水,其内部为空腔,
底部有圆孔。
(1)如图甲所示,利用右侧带有小孔的刻度尺 制成一个简单的杠杆。应在刻度尺的
(选填“左”或“右”)侧粘贴橡皮泥,使刻度尺 在水平位置平衡。
命题点三 杠杆相关计算
右
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(2)将工艺品和注好了水(质量为400 g)的 塑 料瓶分别用细线悬挂在刻度尺两侧,
使刻度尺 再次水平平衡,如图乙所示。小明认为塑料瓶 非常轻,其质量可忽略不
计。则工艺品的质量 为 g。
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5.(2025石家庄模拟)如图所示,有一粗细均匀, 同种材料制成的长L=4m 的
长木板AB, 置于支 架上,支点为O,且AO=1m, 长木板的右端B 用 绳子系住,
绳子另一端固定在C 处,当长木板AB 水平时,绳与水平面成30°的夹角,且绳子
所能承 受的最大拉力为60 N。质 量 为 5 kg、边 长 为 0.1 m的实心正方体滑块M
在水平拉力 F 的 作 用下,在长木板上匀速滑动。(g 取 1 0 N/kg)
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(1)求M 在长木板上水平运动时对长木板的 压强。
解:M 的重力 G=mg=5kg×10N/kg=50N M对长木板的压力为 F=G=50N
M对长木板的压强
(2)当滑块在距离O点左侧0.8 m 时,绳子的 拉力为0,长木板刚好在水平位置平
衡,求长 木板的重力为多少?
解:长木板的长为4 m,OA=1m, 粗细均匀同种材料制成的长木板的重心在几何中
心,所以阻力臂L2=
动力臂L₁=0.8m, 由杠杆的平衡条件得,F₁L₁=F₂L₂
则阻力 F2==40N
长木板的重力即为阻力,所以长木板的重力G 木板=F₂=40N
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(3)求为了保证绳子不被拉断,滑块向右滑动 到最远的位置,距离O点多远?
解:设M 运动到支点O右侧,距离O点长为l 时,绳子的 拉力达到最大值60 N, 由
杠杆的平衡条件,得 Gl+G 木板L₂ =F 拉 L′,
即 GL+G木板L₂=Fmax·sin30°·OB
即50N×l+40N×1m=60N××3m
解得L=1m 。 因此为了保证绳子不被拉断,滑块向右滑动到 最远的位置,距离
O点1m。
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6.(2025唐山模拟)杠杆在我国古代就有很多应 用,如图甲所示,碓是一种木石做
成的捣米器 具,使用时人用一只脚用力向下踏动碓身的一 端,抬起碓头,然后落
下,用来捣击石臼里的谷 物,以达到脱壳或捣碎的目的。图乙是其结构 示意图,
O点为转轴所在处,忽略杠杆结构自 重。质量为60 kg 的人, 一 只脚的面积为
250 cm²,当他用右脚在B 点用力 F 踩横木使 其刚好转动,此时左脚对地面的压力
为100 N, 不考虑转轴处的摩擦,已知碓头的总质量为 20 kg,LoA=100 cm(保留整数,
g 取10 N/kg)。
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(1)求工作时人对地面的压强是多少?
解:此时只有左脚与地面接触,左脚对地面的压力为 F 压=100 N, 一只脚的面
积为 S=250 cm²,工作时人对地 面的压强
(2)求力臂LoB的长度是多少?
解:杠杆的阻力Fᴀ=G=mg=20kg×10 N/kg=200 N
人的重力G=m人g=60kg×10N/kg=600 N
那么杠杆的动力F=G-F压=600 N-100N=500N
根据杠杆的平衡条件得,FALoA=FLOB
则 LOB
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(3)为使质量为40 kg的人恰好能使用碓,可 将碓头上方的负重水平截取一部分
质量放在 B 处增大负重,求至少截取的质量。
解:换人后,为使质量为40 kg的人恰好能使用碓,左脚对 地面的最小压力为0 N,
此时杠杆的动力大小为人的重力 与碓头上方的负重水平截取一部分质量放在B 处
增大负 重后增加的压力之和,此时杠杆的动力最大,新的动力 FB新=G'人+m截g
=m '人g+m 截g=40kg×10N/kg+m截g =400N+m 截 g
根据杠杆的平衡条件得,(400 N+m 截g )×LoB=(200N- m 裁g)×LoA
即(400N+mg)×0.4m=(200N-mg)×1m 解得至少截取的质量m≈2.86kg
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高分提能训练 请用“精练册”P38-40
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