摘要:
**基本信息**
本练习通过基础层(15题)、提升层(10题)、拓展层(5题)的分层设计,构建从核心概念记忆到实验探究的知识巩固路径,适配新授课教学需求。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|杠杆定义、五要素、平衡条件及类型|以填空、选择为主,结合剪刀、核桃夹等生活工具判断杠杆类型,强化物理观念中的相互作用观念|
|提升层|杠杆动态平衡、多杠杆组合应用|通过独轮车受力计算、订书机杠杆示意图分析,培养科学思维的模型建构能力|
|拓展层|杠杆平衡条件实验探究、跨情境综合应用|设计杠杆调平实验、最小动力作图题,结合苗寨木槌酥制作等真实情境,渗透科学探究与科学态度|
内容正文:
12.1 杠杆 同步分层练习题
【核心知识点清单】
1. 杠杆定义:在力的作用下绕固定点转动的硬棒。
2. 杠杆五要素:支点O、动力F₁、阻力F₂、动力臂l₁、阻力臂l₂(从支点到力的作用线的垂直距离)。
3. 杠杆平衡条件:动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,即 ( F1l1 = F2l2 )。
4. 三种杠杆:省力杠杆(l₁>l₂,省力费距离);费力杠杆(l₁<l₂,费力省距离);等臂杠杆(l₁=l₂,不省力不费力)。
【易错点提醒】
1. 力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的连线长度。
2. 画力臂时,要先确定力的作用线,再作垂线段。
3. 杠杆省力但一定费距离,省距离则一定费力。
【解题技巧点拨】
1. 找最小动力时,先确定支点和阻力,再在杠杆上找到离支点最远的点,连线并作垂线,方向要使杠杆转动。
2. 判断杠杆类型:比较动力臂和阻力臂大小,或比较动力和阻力大小(动力>阻力为费力,反之为省力)。
一、基础层(15题)——覆盖核心概念与简单应用
1.在物理学中,一根硬棒,在力的作用下能绕着________转动,这根硬棒就叫做杠杆。杠杆可以是直的,也可以是弯的。
2.杠杆绕着转动的固定点叫做________,通常用字母O表示;使杠杆转动的力叫做________;阻碍杠杆转动的力叫做________。
3.物理学中,从支点到力的作用线的________叫做力臂。如果力的作用线通过支点,那么这个力的力臂为________。
4.杠杆的平衡状态是指杠杆处于________状态或________状态。杠杆的平衡条件是:________________(用公式表示)。
5.根据动力臂和阻力臂的大小关系,杠杆可以分为三类:当动力臂大于阻力臂时,是________杠杆,使用它可以________;当动力臂小于阻力臂时,是________杠杆,使用它可以________。
6. 下列关于杠杆的说法中,正确的是( )
A. 杠杆一定是一根直棒
B. 杠杆的支点一定在杠杆的中间
C. 杠杆必须有支点,且支点一定在杠杆上
D. 力臂一定在杠杆上
7.关于力臂,下列说法正确的是( )
A. 力臂一定在杠杆上
B. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
C. 若力的作用线通过支点,则力臂为0
D. 动力和阻力的方向一定相反
8.杠杆在生产、生活中有着广泛的应用,如图所示,下列工具中属于费力杠杆的是( )
A.①、② B.②、③
C.①、③ D.①、④
9.下列工具属于费力杠杆的是( )
A.镊子 B.天平
C.瓶起子 D.核桃夹
10.在如图所示的四种工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A.羊角锤 B.赛艇的船桨
C.筷子 D.面包夹
11.“六城同创”创出了洪洞的美丽景色,园林和卫生尤为可观,这与工人师傅的辛勤劳动是分不开的,如图所示,园林工人使用的剪刀属于 杠杆,环卫工人使用的扫帚属于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。
12.如图所示是常用的核桃夹,当用力摁住C点夹核桃时,可把 点看作支点,此时核桃夹可看作 杠杆。钓鱼的鱼竿是 杠杆。(选填“省力”“费力”或“等臂”)
13.如图所示是赛艇的场景,赛艇的桨可看成一个杠杆,赛艇的桨属于 杠杆(选填“省力”或“费力”),赛艇刚刚划过终点线时,由于赛艇具有 ,还能保持原有的运动状态。
14.桔槔是中国古代社会的一种主要灌溉机械。如图所示,在水边架一个杠杆,前端系提水工具,后端坠重物,即可一起一落地汲水。下列关于桔槔的说法正确的是( )
A.支点在杆的前端系绳处
B.向上汲水时动力臂不变
C.汲水被提升到高处,水的重力势能转化为动能
D.人用力向下拉绳子时,桔槔相当于一个省力杠杆
15.如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是( )
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
二、提升层(10题)——知识综合运用与实验分析
16.如图所示,杠杆在、或的作用下都能处于静止状态,其中是支点,那么三个力中( )
A.最小 B.最小 C.最小 D.一样大
17.如图所示,小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔子分别放在轻杆的左、右两端,放手后,杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是( )
A.苹果的重力
B.桔子的重力
C.杆对桔子的支持力
D.苹果对杆的压力
18.如图,工人师傅使用硬棒撬石头时,硬棒可以视为一个杠杆,下列各图能正确的表示其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
19.四人双桨赛艇运动员正齐心合力向后拉动船桨如图甲所示,船桨向前拨水,船向后滑行。已知船桨的轴O点到船桨尾部A点距离,到运动员手握船桨B点距离,下列说法正确的是( )
A.以岸上的观众为参照物,运动员和赛艇是静止的
B.当赛艇快速前进时,水对桨的力大于桨对水的力
C.图乙可以描述运动员向后拉动船桨时,船桨受到的动力与阻力的情况
D.使用的这种船桨属于费力杠杆
20.如图所示是我国古人运送巨木的劳动情境示意图。结合示意图判断,下列说法正确的是( )
A.在抬巨木时众人越靠近支架越省力
B.只把悬绳向左移动一定距离更利于抬起巨木
C.在抬起巨木时横杆是省力杠杆
D.支架下端垫有底面积较大的石块是为了减小压力
21.如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是( )
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
22.用独轮车搬运砖头,车箱和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计),工人用竖直向上的力F使独轮车缓慢抬起。有关数据如图所示,独轮车是 (选填“省力”或“费力”)杠杆,力F的大小为 N。为了更省力,可把车厢里的砖头尽量 (选填“靠近”或“远离”)工人。
23.如图所示,小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书针钉入M点下方的纸张中,下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是( )
A. B.
C. D.
24.如图,开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重.下列示意图中能正确表示其工作原理的是( ).
A. B.
C. D.
25.如下图为指甲剪的示意图,它由ABC、OBD和OED三个杠杆组成。如果把B看作支点,则ABC是 杠杆(填省力或费力),则动力臂是 ,OED杠杆中,O是支点,阻力臂是 。
三、拓展层(5题)——实验探究与综合应用
26.小杰用实验探究杠杆的平衡条件。所用杠杆刻度均匀,各钩码相同。
(1)静止于支架上的杠杆如下图甲所示,应将杠杆右端的螺母向 (选填 “左”或“右”)调节,使杠杆处于水平平衡状态,这样做的目的是为了便于测量 (选填“力”或“力臂”)。杠杆平衡后,在实验过程中, ( “可以”或“不可以”)再调节螺母;
(2) 在杠杆两边分别挂上数量不同的钩码。改变钩码数量和位置,使杠杆处于水平平衡状态,记录数据。总结可得杠杆的平衡条件为: ;
(3) 根据结论可知,要使杠杆呈图乙中的水平平衡状态,应在B点挂 个钩码;改用弹簧测力计替换B点的钩码,始终竖直向下拉杠杆,使杠杆从水平位置缓慢转过一个小角度(如图丙所示),此过程中弹簧测力计拉力的力臂 ,拉力的大小 。(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
27.停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆,横杆AB受重力,要使横杆AB保持水平静止,需在A端施加一个力F,请在图中画出最小的F的示意图。
28.如题图所示,杠杆OA 可绕O 点转动,请在 A 点处画出使杠杆平衡最小动力 F的示意图,并画出阻力臂l。
29.某物理兴趣小组利用如图所示的装置探究杠杆平衡的条件。
(1)实验前,杠杆处于静止状态如图甲所示,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调。
(2)小明利用装置乙进行了多次实验,并将部分实验数据记录在表中,其中第3次的测量数据中漏了阻力臂,则所遗漏的阻力臂为 cm。第2次实验的杠杆属于 (选填“费力”或“省力”)杠杆。
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
4
5
10
2
2
8
3
4
6
3
10
4
5
(3)如图丙所示,若在D点不挂钩码,改用弹簧测力计在D点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从位置1转动到位置2时,其示数大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)实验中小华提出问题:若支点不在杠杆的中点,杠杆平衡的条件是否成立?于是该小组利用如图丁所示的装置进行探究,在杠杆E点处挂上3个钩码,用弹簧测力计在F点处竖直向上拉。以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码处绳子的拉力为阻力F2,多次调整力和力臂的大小进行实验,发现:当杠杆平衡时,F1L1 (选填“>”、“=”或“<”)F2L2,原因是 。
30.多选题综合练习:
(1)西江千户苗寨有一种古法小吃——木槌酥。如图所示是商家用木槌捶制木槌酥的场景,若图中商家的手对木槌B点所用力的方向始终与槌柄垂直,不计摩擦和槌柄重。则下列说法正确的是( )
A.B点是杠杆的支点
B.木槌在刚抬起时是一个省力杠杆
C.要想更省力应将B点的手向上移动
D.向上抬起的过程中,商家在B点对槌柄的力逐渐减小
(2)利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时,先用金属棒撬起家具,再将带有滚轮的底座放入家具底部,便可以推动家具带动滚轮底座一起移动。关于此过程下列说法正确的是( )
A.用金属棒撬起家具的过程利用了杠杆原理
B.将带有滚轮的底座放入家具底部后去推动是为了减小摩擦
C.大件家具放在水平地面上,用水平力去推却未动,此时推力小于摩擦力
D.家具随“搬重物利器”一起运动的过程中,以该“搬重物利器”为参照物家具是运动的
(3)图甲展示的是一款水陆两栖挖掘机。图乙是其结构示意图,机械臂能绕O点转动,当需要吊起重物时,伸缩杆会支起机械臂,使斗铲逐渐上升(在此过程中,机械臂的长度始终保持不变,且伸缩杆与机械臂保持垂直);挖掘机配备的履带分别缠绕在两个空心长方体金属浮箱之上,浮箱漂浮在水面且自始至终都保持水平状态;挖掘机能够在水面行进,是因为斗铲发挥了类似船桨的作用。下列对该挖掘机相关情况分析正确的是( )
A.挖掘机要向前行进时,斗铲应向后“划水”
B.斗铲从接触水面到浸没水中,整体所受浮力将变大
C.机械臂可以看成一个绕O点转动的杠杆
D.斗铲吊起重物时,伸缩杆对机械臂的支持力将变大
(4).如图是利用杆秤称量物体质量的情景,将货物放在秤盘中,用手提起或处的秤纽,调整秤砣悬挂的位置,当秤杆水平平衡时,即可从秤杆上的刻度线读出货物的质量。离秤纽最远的刻度线在点,下列说法正确的是( )
A.图中杆秤可视为一根以为支点的杠杆
B.使用磨损的秤砣称量会使称量结果偏大
C.秤砣位于点,提起提纽能称量的物体质量最大
D.杆秤水平静止时,手对秤纽的拉力等于货物的重力
(5)小礼陪爷爷去公园锻炼,看到工人在用园艺剪刀修剪树枝,如图所示。下列关于园艺剪刀正常修剪树枝时的说法正确的是( )
A.园艺剪刀是省力杠杆
B.支点为大拇指与手柄的接触点
C.剪的树枝越远离支点越省力
D.将手往手柄末端移动更省力
附加练习
1.如图,轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物,在A端施加一个拉力F,逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置,这个过程中杠杆始终在水平位置平衡,下列说法正确的是( )
A.力F的大小变大
B.力F的大小先变大后变小
C.力F的力臂先变小后变大
D.力F和它力臂的乘积始终保持不变
2.图中赛艇运动员使用船桨划水时,桨能绕着赛艇上的点O转动,手加在桨上的动力F1比水对桨的阻力F2大,若把船桨看成一种杠杆,其特点是动力臂比阻力臂短,以下选项中符合船桨的杠杆简化图是( )
A. B.
C. D.
3.骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统,人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是( )
A.图甲:手托重物时,可视为省力杠杆
B.图甲:手托重物时,肱二头肌对前臂的牵引力是阻力
C.图乙:踮脚时,可视为费力杠杆
D.图乙:向上踮脚的过程中,腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力
4.在图中,要将一圆柱体重物推上台阶,最小的作用力应是( ).
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
5.如图甲所示为赛艇运动员划桨时的情景,划桨时桨绕固定轴转动。
(1)使赛艇前进的力是 (填“运动员”或“水”)施加的;
(2)赛艇的桨是一个省 (填“力”或“距离”)杠杆;
(3)如图乙为划桨时桨的简化平面图,其中O为固定轴,AO长0.8m,AC长2.8m,B点为AO的中点,F2为水对桨的作用力,大小为200N。运动员在训练中会自然“保持力的高效传递”(即达到相同效果时更省力),则运动员在此刻施加的最小力为 N,并在乙图中画出这个力的示意图。(计算结果有根号保留根号)
6.用一根钢棒撬动地面上的一块大石头,两种撬动方式如图所示(C为BD的中点).
(1)图甲中,轻质细棒会绕 点转动,杠杆的支点是 点,此时杠杆属于 杠杆;
(2)图乙中,轻质细棒会绕 点转动,杠杆的支点是 点,动力臂为 (选填“AD”“AB”或“AC”);
(3)两次施加的力 F甲 (选填“>”“<”或“=”) Fz,并说明理由: .”
7.如图所示的开瓶器正在开启瓶盖。开瓶器可视为一个杠杆,请根据图中的情况在A点画出手开瓶用的竖直向上的力和它的力臂。
8.在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)杠杆在如题图甲的位置静止,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为使杠杆在水平位置平衡则应将螺母向 调节;
(2)实验过程中得到的相关数据记录在表中:
实验次数
F1/N
L1/ cm
F2/N
L2/ cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
根据以上数据得出杠杆平衡条件 (用字母表示);
(3)杠杆在水平位置平衡后,在如图乙所示 A 点挂上3个钩码,可在 B点挂上 个钩码使杠杆仍在水平位置平衡;
(4)取下 B点的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图丙),观察到测力计的示数变大,原因是拉力的力臂 了(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
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12.1 杠杆 同步分层练习题
【核心知识点清单】
1. 杠杆定义:在力的作用下绕固定点转动的硬棒。
2. 杠杆五要素:支点O、动力F₁、阻力F₂、动力臂l₁、阻力臂l₂(从支点到力的作用线的垂直距离)。
3. 杠杆平衡条件:动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,即 ( F1l1 = F2l2 )。
4. 三种杠杆:省力杠杆(l₁>l₂,省力费距离);费力杠杆(l₁<l₂,费力省距离);等臂杠杆(l₁=l₂,不省力不费力)。
【易错点提醒】
1. 力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的连线长度。
2. 画力臂时,要先确定力的作用线,再作垂线段。
3. 杠杆省力但一定费距离,省距离则一定费力。
【解题技巧点拨】
1. 找最小动力时,先确定支点和阻力,再在杠杆上找到离支点最远的点,连线并作垂线,方向要使杠杆转动。
2. 判断杠杆类型:比较动力臂和阻力臂大小,或比较动力和阻力大小(动力>阻力为费力,反之为省力)。
一、基础层(15题)——覆盖核心概念与简单应用
1.在物理学中,一根硬棒,在力的作用下能绕着________转动,这根硬棒就叫做杠杆。杠杆可以是直的,也可以是弯的。
答案:固定点
解析:考查杠杆的定义。在物理学中,一根硬棒在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆。
2.杠杆绕着转动的固定点叫做________,通常用字母O表示;使杠杆转动的力叫做________;阻碍杠杆转动的力叫做________。
答案:支点;动力;阻力
解析:考查杠杆的五要素。杠杆绕着转动的固定点叫支点(O);使杠杆转动的力叫动力(F₁);阻碍杠杆转动的力叫阻力(F₂)。
3.物理学中,从支点到力的作用线的________叫做力臂。如果力的作用线通过支点,那么这个力的力臂为________。
答案:垂直距离;0
解析:考查力臂的准确定义。力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。如果力的作用线直接穿过支点,支点到作用线的距离为0,因此力臂为0。
4.杠杆的平衡状态是指杠杆处于________状态或________状态。杠杆的平衡条件是:________________(用公式表示)。
答案:静止;匀速转动; (或 动力×动力臂=阻力×阻力臂)
解析:考查杠杆的平衡状态和条件。杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动的状态。其平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,公式为 。
5.根据动力臂和阻力臂的大小关系,杠杆可以分为三类:当动力臂大于阻力臂时,是________杠杆,使用它可以________;当动力臂小于阻力臂时,是________杠杆,使用它可以________。
答案:省力;省力;费力;省距离
解析:考查杠杆的分类。
当动力臂 > 阻力臂时,是省力杠杆,特点是省力(但费距离);
当动力臂 < 阻力臂时,是费力杠杆,特点是省距离(但费力)。
6. 下列关于杠杆的说法中,正确的是( )
A. 杠杆一定是一根直棒
B. 杠杆的支点一定在杠杆的中间
C. 杠杆必须有支点,且支点一定在杠杆上
D. 力臂一定在杠杆上
答案:C
解析:A 错误:杠杆可以是直的,也可以是弯的(如羊角锤、钓鱼竿)。
B 错误:支点可以在杠杆上的任意位置,不一定在中间。
C 正确:杠杆绕着转动的点叫支点,支点必须在杠杆上。
D 错误:力臂是支点到力的作用线的垂直距离,它是一条几何线段,不一定重合在杠杆实体上。
7.关于力臂,下列说法正确的是( )
A. 力臂一定在杠杆上
B. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
C. 若力的作用线通过支点,则力臂为0
D. 动力和阻力的方向一定相反
答案: C
解析:A 错误:力臂不一定在杠杆上(比如弯曲的杠杆或倾斜的力)。
B 错误:这是初学者最容易混淆的概念。力臂是“支点到力的作用线的垂直距离”,而不是“支点到力的作用点的距离”。
C 正确:当力的作用线通过支点时,垂直距离为0,力臂为0,此时该力无法使杠杆转动。
D 错误:动力和阻力的方向不一定相反,只要它们使杠杆转动的方向(顺时针或逆时针)相反即可。例如在跷跷板两端,两个人都向下压(方向相同),但一个使板顺时针转,一个使板逆时针转。
8.杠杆在生产、生活中有着广泛的应用,如图所示,下列工具中属于费力杠杆的是( )
A.①、②
B.②、③
C.①、③
D.①、④
【答案】B
【解析】①起子在使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;
②镊子在使用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;
③筷子在使用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;
④羊角锤在使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;
因此,属于费力杠杆的是②和③;
故选B。
9.下列工具属于费力杠杆的是( )
A.镊子 B.天平
C.瓶起子 D.核桃夹
【答案】A
【解析】A.镊子夹取物体时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A符合题意。
B.天平工作时,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,既不省力也不费力,故B不符合题意。
C.瓶起子使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C不符合题意。
D.核桃夹使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D不符合题意。
正确答案为A。
10.在如图所示的四种工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A.羊角锤
B.赛艇的船桨
C.筷子
D.面包夹
【答案】A
【解析】A.羊角锤使用时,动力臂(L动)大于阻力臂(L阻),符合省力杠杆条件,故正确;B.赛艇船桨的L动 < L阻,属于费力杠杆;
C.筷子夹食物时L动 < L阻,属于费力杠杆;
D.面包夹的L动 < L阻,属于费力杠杆。
正确答案:A。
11.“六城同创”创出了洪洞的美丽景色,园林和卫生尤为可观,这与工人师傅的辛勤劳动是分不开的,如图所示,园林工人使用的剪刀属于 杠杆,环卫工人使用的扫帚属于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。
【答案】省力;费力
【解析】 园林工人使用的剪刀,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
环卫工人使用的扫帚, 扫帚在使用过程中,阻力在远端,动力作用点靠近支点,所以动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
故答案为:省力;费力。
12.如图所示是常用的核桃夹,当用力摁住C点夹核桃时,可把 点看作支点,此时核桃夹可看作 杠杆。钓鱼的鱼竿是 杠杆。(选填“省力”“费力”或“等臂”)
【答案】A;省力;费力
【解析】当用力按压C点夹核桃时,杠杆AC以A点为旋转中心转动,因此A点是支点。由于动力臂长度大于阻力臂长度,此时核桃夹属于省力杠杆。钓鱼竿在使用时,动力臂长度小于阻力臂长度,属于费力杠杆。
13.如图所示是赛艇的场景,赛艇的桨可看成一个杠杆,赛艇的桨属于 杠杆(选填“省力”或“费力”),赛艇刚刚划过终点线时,由于赛艇具有 ,还能保持原有的运动状态。
【答案】费力;惯性
【解析】赛艇的桨,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,是费力杠杆。
赛艇过终点线时,仍向前运动,是赛艇具有惯性,继续保持原来的运动状态。
14.桔槔是中国古代社会的一种主要灌溉机械。如图所示,在水边架一个杠杆,前端系提水工具,后端坠重物,即可一起一落地汲水。下列关于桔槔的说法正确的是( )
A.支点在杆的前端系绳处
B.向上汲水时动力臂不变
C.汲水被提升到高处,水的重力势能转化为动能
D.人用力向下拉绳子时,桔槔相当于一个省力杠杆
【答案】D
【解析】 A、杠杆绕着转动的固定点叫支点,桔槔使用过程中,绕着与横杆接触的支架位置转动,所以这个位置才是杠杆的支点,故A错误;
B、从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂,向上汲水时,动力的作用点和方向会发生变化,动力臂也会随之改变,并非固定不变,故B错误;
C、汲水被提升到高处,水的高度增加,重力势能变大,此过程是人的机械能转化为水的重力势能,并非重力势能转化为动能,故C错误;
D、人用力向下拉绳子时,人对杠杆的拉力的力臂大于配重对杠杆的作用力的力臂,动力臂大于阻力臂,桔槔相当于一个省力杠杆,故D正确。
故选:D。
15.如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是( )
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
【答案】C
【解析】 A. 园艺剪对枝条的压力是 动力,故A错误;
B.由题图可知,修枝剪的支点在转轴处,手对修枝剪的作用力为动力,树枝对修枝剪的作用力为阻力,动力臂大于阻力臂,故修枝剪为省力杠杆,故B错误;
CD.把枝条往园艺剪的轴处靠近,是为了减小阻力臂,在阻力和动力臂大小不变时,根据杠杆平衡条件可知,动力减小,可以更省力,故C正确,D错误。
故选C。
二、提升层(10题)——知识综合运用与实验分析
16.如图所示,杠杆在、或的作用下都能处于静止状态,其中是支点,那么三个力中( )
A.最小 B.最小 C.最小 D.一样大
【答案】B
【解析】ABCD、图中,阻力和阻力臂不变,则阻力和阻力臂的乘积是相同的,方向不同的三个力中,F2的力臂最长,根据杠杆的平衡条件可知,力臂越大,力越小,故F2最小(最省力)。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
17.如图所示,小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔子分别放在轻杆的左、右两端,放手后,杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是( )
A.苹果的重力 B.桔子的重力
C.杆对桔子的支持力 D.苹果对杆的压力
【答案】D
【解析】苹果和桔子对杠杆的压力分别为动力和阻力,动力臂等于阻力臂,苹果对杠杆的压力大于桔子对杠杆的压力,因此使杠杆转动的力是苹果对杆的压力,故ABC错误,D正确。
故选D。
18.如图,工人师傅使用硬棒撬石头时,硬棒可以视为一个杠杆,下列各图能正确的表示其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】图中,用撬杠撬动大石头时,撬棒与小石头的接触点是支点,石头对撬棒的压力F2为阻力,方向向下,工人的作用力为动力F1,方向竖直向下,因动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,即F1<F2。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
19.四人双桨赛艇运动员正齐心合力向后拉动船桨如图甲所示,船桨向前拨水,船向后滑行。已知船桨的轴O点到船桨尾部A点距离,到运动员手握船桨B点距离,下列说法正确的是( )
A.以岸上的观众为参照物,运动员和赛艇是静止的
B.当赛艇快速前进时,水对桨的力大于桨对水的力
C.图乙可以描述运动员向后拉动船桨时,船桨受到的动力与阻力的情况
D.使用的这种船桨属于费力杠杆
【答案】D
【解析】A.以岸上观众为参照系时,运动员和赛艇的位置发生改变,因此是运动的,选项A说法错误。
B.根据牛顿第三定律,作用力与反作用力大小相等方向相反。运动员向后拉桨时,桨对水施加向后的力,水同时对桨施加向前的反作用力,这两个力大小相等,故选项B说法错误。
C.将船桨视为杠杆时,当向后拉动杠杆(B点受力向后),根据杠杆原理,水对桨的反作用力方向应为向前,因此图示中力F2的方向标注错误,选项C说法错误。
D.对船桨进行杠杆分析:支点O到阻力作用点A的距离(阻力臂)为1.8m, 支点O到动力作用点B的距离(动力臂)为0.9m,由于动力臂小于阻力臂,符合费力杠杆的特征,因此选项D说法正确。
正确答案为D。
20.如图所示是我国古人运送巨木的劳动情境示意图。结合示意图判断,下列说法正确的是( )
A.在抬巨木时众人越靠近支架越省力
B.只把悬绳向左移动一定距离更利于抬起巨木
C.在抬起巨木时横杆是省力杠杆
D.支架下端垫有底面积较大的石块是为了减小压力
【答案】C
【解析】A.根据图片可知,支架为杠杆的支点,在抬巨木时众人越靠近支架,动力臂越小。由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,动力变大,则越费力,故A错误;
B.根据图片可知,把悬绳向左移动一定距离时,动力臂变小,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,动力变大,则越不容易抬起巨木,故B错误;
C.根据图片可知,在抬起巨木时横杆时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C正确;
D.支架下端垫有底面积较大的石块是通过增大受力面积减小压强,故D错误。
故选C。
21.如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是( )
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
【答案】D
【解析】A.图中,支架是杠杆支点,人对横杆右端施加向下的力是动力,当巨木太重时,需要更大的动力,需要更多的人增大动力,故A不符合题意;
B.如果将支架向右移动,相当于动力臂减小,阻力臂增大,将巨木抬起需要比原来更大的动力,不可行,故B不符合题意;
C.当右端的人向支架靠近,则是动力臂减小,在阻力和阻力臂不变时,需要更大的动力才能把巨木抬起来,故C不符合题意;
D.减小悬绳与支架间的距离,相当于减小阻力臂,根据杠杆平衡条件,在阻力和动力臂不变,需要的动力减小了,能把巨木抬起来,方法可行,故D符合题意。
故选D
22.用独轮车搬运砖头,车箱和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计),工人用竖直向上的力F使独轮车缓慢抬起。有关数据如图所示,独轮车是 (选填“省力”或“费力”)杠杆,力F的大小为 N。为了更省力,可把车厢里的砖头尽量 (选填“靠近”或“远离”)工人。
【答案】省力;300;远离
【解析】独轮车轮轴为支点,阻力臂为0.3m,动力臂为1m,动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件可知动力小于阻力,故独轮车为省力杠杆。同理,代入数据可知,解得F=300N。
想要省力可以增大动力臂或减小阻力臂,故应将砖块远离工人。
23.如图所示,小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书针钉入M点下方的纸张中,下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】当按压订书机时,压柄绕左边的固定点O转动,该固定点为支点,N点为动力作用点,方向向下;纸张在M点的力为阻力,阻力的方向是向上的,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
24.如图,开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重.下列示意图中能正确表示其工作原理的是( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】使用开瓶器时,瓶盖边缘对开瓶器向下的力为阻力,支点在瓶盖顶端,即最左端,手对开瓶器向上的力为动力,分析选项,B符合题意。
故选B。
25.如下图为指甲剪的示意图,它由ABC、OBD和OED三个杠杆组成。如果把B看作支点,则ABC是 杠杆(填省力或费力),则动力臂是 ,OED杠杆中,O是支点,阻力臂是 。
【答案】省力;AB;OD
【解析】杠杆ABC的结构分析:以B点为支点,动力施加在A端,阻力作用在C端。根据杠杆原理,动力臂AB的长度大于阻力臂BC的长度,因此该杠杆属于省力杠杆类型。镊子的杠杆结构分析:由OBD和OED两个杠杆组成,其中O点为共同支点。在E点施加动力,D点承受阻力。阻力臂的长度等于支点O到阻力点D的距离。
三、拓展层(5题)——实验探究与综合应用
26.小杰用实验探究杠杆的平衡条件。所用杠杆刻度均匀,各钩码相同。
(1)静止于支架上的杠杆如下图甲所示,应将杠杆右端的螺母向 (选填 “左”或“右”)调节,使杠杆处于水平平衡状态,这样做的目的是为了便于测量 (选填“力”或“力臂”)。杠杆平衡后,在实验过程中, ( “可以”或“不可以”)再调节螺母;
(2) 在杠杆两边分别挂上数量不同的钩码。改变钩码数量和位置,使杠杆处于水平平衡状态,记录数据。总结可得杠杆的平衡条件为: ;
(3) 根据结论可知,要使杠杆呈图乙中的水平平衡状态,应在B点挂 个钩码;改用弹簧测力计替换B点的钩码,始终竖直向下拉杠杆,使杠杆从水平位置缓慢转过一个小角度(如图丙所示),此过程中弹簧测力计拉力的力臂 ,拉力的大小 。(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】右;力臂;不可以;;4;变小;不变
【解析】(1)图甲中,左端较重,应将杠杆右端的平衡螺母向右调节,使杠杆处于水平平衡状态。
杠杆水平平衡时,能便于直接测量力臂。在实验过程中,根据杠杆实验规则,杠杆平衡后,不可以再调节平衡螺母。
(2)根据使用数据,总结杠杆的平衡条件为:;
(3)根据杠杆的平衡条件可得,则,B处应该悬挂4个钩码。
图丙中,杠杆倾斜时,弹簧测力计拉力的力臂和阻力臂的比值不变,拉力大小将不变。
27.停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆,横杆AB受重力,要使横杆AB保持水平静止,需在A端施加一个力F,请在图中画出最小的F的示意图。
【答案】
【解析】要使在A端施加的力F最小,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,在阻力和阻力臂不变时,需要让动力臂L1最长。
支点为O,A点是动力作用点,最长的动力臂就是OA 本身(连接支点到动力作用点的线段)。
力的方向需要与动力臂OA 垂直,才能使力臂最长。为了平衡横杆右侧的重力,A端的力应竖直向下(或垂直OA向下),这样才能让杠杆保持水平静止。作图:从A点向下画一条垂直于OA(或竖直向下)的带箭头线段,标注为F。
故答案为:。
28.如题图所示,杠杆OA 可绕O 点转动,请在 A 点处画出使杠杆平衡最小动力 F的示意图,并画出阻力臂l。
【答案】
【解析】图中,支点在O点,阻力跟阻力臂一定,动力臂越长,动力越小;连接OA为动力臂时最长,过A点作OA的垂线,表示最小力F,阻力使杠杆顺时针转动,动力的方向应该向上,如图所示:
29.某物理兴趣小组利用如图所示的装置探究杠杆平衡的条件。
(1)实验前,杠杆处于静止状态如图甲所示,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调。
(2)小明利用装置乙进行了多次实验,并将部分实验数据记录在表中,其中第3次的测量数据中漏了阻力臂,则所遗漏的阻力臂为 cm。第2次实验的杠杆属于 (选填“费力”或“省力”)杠杆。
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
4
5
10
2
2
8
3
4
6
3
10
4
5
(3)如图丙所示,若在D点不挂钩码,改用弹簧测力计在D点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从位置1转动到位置2时,其示数大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)实验中小华提出问题:若支点不在杠杆的中点,杠杆平衡的条件是否成立?于是该小组利用如图丁所示的装置进行探究,在杠杆E点处挂上3个钩码,用弹簧测力计在F点处竖直向上拉。以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码处绳子的拉力为阻力F2,多次调整力和力臂的大小进行实验,发现:当杠杆平衡时,F1L1 (选填“>”、“=”或“<”)F2L2,原因是 。
【答案】(1)是;右
(2)8;费力
(3)变大
(4)>;杠杆自重对实验有影响
【解析】1)杠杆处于静止状态,此时处于平衡状态,杠杆左端下沉,所以应该将平衡螺母向右调节
综上第1空、是;第2空、右
2)杠杆平衡条件:动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,所以阻力臂L2=10N×4cm/5N=8cm,试验2动力大于阻力,所以为费力杠杆
综上第1空、8;第2空、费力
3)弹簧测力计方向转到2时,力臂减小,动力增加,所以弹簧测力计示数增加
综上 第1空、变大
4) 若支点不在杠杆的中点 时,杠杆的重力会对试验结果造成影响,重力的方向向下,所以 F1L1 > F2L2
综上第1空、>;第2空、杠杆自重对实验有影响
30.多选题综合练习:
(1)西江千户苗寨有一种古法小吃——木槌酥。如图所示是商家用木槌捶制木槌酥的场景,若图中商家的手对木槌B点所用力的方向始终与槌柄垂直,不计摩擦和槌柄重。则下列说法正确的是( )
A.B点是杠杆的支点
B.木槌在刚抬起时是一个省力杠杆
C.要想更省力应将B点的手向上移动
D.向上抬起的过程中,商家在B点对槌柄的力逐渐减小
【答案】C,D
【解析】A.杠杆的支点是A点(木槌转动的固定点),B点是动力作用点,故A错误;
B.木槌刚抬起时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错误;
C.将B点的手向上移动,增大了动力臂,根据杠杆平衡条件,动力减小,更省力,故C正确;
D.向上抬起的过程中,阻力臂逐渐减小,动力臂不变,根据杠杆平衡条件,动力逐渐减小,故D正确。
故选CD。
(2)利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时,先用金属棒撬起家具,再将带有滚轮的底座放入家具底部,便可以推动家具带动滚轮底座一起移动。关于此过程下列说法正确的是( )
A.用金属棒撬起家具的过程利用了杠杆原理
B.将带有滚轮的底座放入家具底部后去推动是为了减小摩擦
C.大件家具放在水平地面上,用水平力去推却未动,此时推力小于摩擦力
D.家具随“搬重物利器”一起运动的过程中,以该“搬重物利器”为参照物家具是运动的
【答案】A,B
【解析】 A、由图知,用金属棒撬起家具时,金属棒相当于撬棍,且动力臂大于阻力臂,所以此时金属棒属于省力杠杆,故A正确;
B、底座装有滚轮,用滚动代替滑动,是为了减小摩擦,故B正确;
C、因为桌子始终处于静止状态,因此桌子在水平方向受到的推力和摩擦力是一对平衡力,即桌子受到的推力等于摩擦力,故C错误;
D、家具相对于“搬重物利器”位置没有改变,是静止的,故D错误;
故选:AB。
(3)图甲展示的是一款水陆两栖挖掘机。图乙是其结构示意图,机械臂能绕O点转动,当需要吊起重物时,伸缩杆会支起机械臂,使斗铲逐渐上升(在此过程中,机械臂的长度始终保持不变,且伸缩杆与机械臂保持垂直);挖掘机配备的履带分别缠绕在两个空心长方体金属浮箱之上,浮箱漂浮在水面且自始至终都保持水平状态;挖掘机能够在水面行进,是因为斗铲发挥了类似船桨的作用。下列对该挖掘机相关情况分析正确的是( )
A.挖掘机要向前行进时,斗铲应向后“划水”
B.斗铲从接触水面到浸没水中,整体所受浮力将变大
C.机械臂可以看成一个绕O点转动的杠杆
D.斗铲吊起重物时,伸缩杆对机械臂的支持力将变大
【答案】A,B,C
【解析】A.物体间力的作用是相互的,挖掘机在水面行进,斗铲类似船桨的作用,挖掘机向前进时,斗铲应向后“划水”,故A正确;
B.根据阿基米德原理,斗铲从接触水面到浸没,排开水的体积变大,受到的浮力逐渐变大,故B正确;
C.杠杆指可绕固定点转动的硬棒,机械臂可看成一个绕O点转动的杠杆,故C正确;
D.根据杠杆平衡条件,斗铲吊起重物时,重力不变,则阻力不变,伸缩杆处的动力臂不变,物体吊起时阻力臂变小,动力变小,伸缩杆对机械臂的支持力将变小,故D错误。
故选ABC。
(4).如图是利用杆秤称量物体质量的情景,将货物放在秤盘中,用手提起或处的秤纽,调整秤砣悬挂的位置,当秤杆水平平衡时,即可从秤杆上的刻度线读出货物的质量。离秤纽最远的刻度线在点,下列说法正确的是( )
A.图中杆秤可视为一根以为支点的杠杆
B.使用磨损的秤砣称量会使称量结果偏大
C.秤砣位于点,提起提纽能称量的物体质量最大
D.杆秤水平静止时,手对秤纽的拉力等于货物的重力
【答案】A,B,C
【解析】A.根据杆秤的使用过程可知,测量时,杆秤绕着A转动,故杆秤可视为一根以A为支点的杠杆,故A正确;
B.当用磨损的秤砣称量时,秤砣的重力减小,由杠杆的平衡条件m物gl物=m秤砣gl砣可知,此时秤砣的力臂l砣变大,故从秤杆上的刻度线读出货物的质量偏大,故B正确;
C.根据图片可知,秤砣位于C点不动,提起B提纽时,此时货物的力臂最小,而秤砣的力臂最大,由杠杆的平衡条件m物gl物=m秤砣gl砣可知,能称量的物体质量最大,故C正确;
D.杆秤水平静止时,整体受力平衡,手对秤纽的拉力等于货物的重力、秤砣重力和杆秤的重力之和,故D错误。
故选ABC。
(5)小礼陪爷爷去公园锻炼,看到工人在用园艺剪刀修剪树枝,如图所示。下列关于园艺剪刀正常修剪树枝时的说法正确的是( )
A.园艺剪刀是省力杠杆 B.支点为大拇指与手柄的接触点
C.剪的树枝越远离支点越省力 D.将手往手柄末端移动更省力
【答案】A,D
【解析】AB.园艺剪刀转轴处为支点,动力作用在手柄上,阻力作用在刀口上。此时动力臂大于阻力臂,故园艺剪刀为省力杠杆,故A正确,B错误;
C.剪的树枝越远离支点,阻力臂越大,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,此时动力增大,即更费力,故C错误;
D.修剪树枝时将手往手柄末端移动,动力臂增大,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,动力减小,即更省力,故D正确。
故选AD。
附加练习
1.如图,轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物,在A端施加一个拉力F,逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置,这个过程中杠杆始终在水平位置平衡,下列说法正确的是( )
A.力F的大小变大
B.力F的大小先变大后变小
C.力F的力臂先变小后变大
D.力F和它力臂的乘积始终保持不变
【答案】D
【解析】我们可以根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2来分析:杠杆始终在水平位置平衡,阻力是重物的重力 G,阻力臂是(重物挂在中点),这两个量都保持不变。因此,阻力与阻力臂的乘积G是一个定值。
动力是F,动力臂是支点O到力F作用线的垂直距离。
当拉力F逆时针缓慢转动时,动力臂LF会先变大后变小(当F垂直于杠杆时,力臂最大,等于OA)。
根据FLF=G(定值),可知:当LF变大时,F变小;当LF变小时,F变大。所以力F的大小是先变小后变大。
A、力F的大小变大 → 错误(先变小后变大)。
B、力F的大小先变大后变小 → 错误(先变小后变大)。
C、力F的力臂先变小后变大 → 错误(先变大后变小)。
D、力F和它力臂的乘积始终保持不变 → 正确(等于阻力与阻力臂的乘积,为定值)。
2.图中赛艇运动员使用船桨划水时,桨能绕着赛艇上的点O转动,手加在桨上的动力F1比水对桨的阻力F2大,若把船桨看成一种杠杆,其特点是动力臂比阻力臂短,以下选项中符合船桨的杠杆简化图是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.将船桨视作杠杆,支点为O。动力与阻力分别位于支点两侧,且动力臂小于阻力臂。动力 F1向上作用时,杠杆将逆时针转动,此时水对桨的阻力F2方向也向上,无法形成阻碍杠杆转动的效果,故A错误。
B.把船桨看成一种杠杆,动力和阻力在支点O两侧,而图中动力和阻力作用于支点的同侧,不符合船桨的实际受力结构,故B错误。
C.以O为支点,动力和阻力分居于支点两侧,动力臂小于阻力臂。当动力F1向上作用使杠杆逆时针转动时,水对桨的阻力F2向上,能够阻碍杠杆转动,符合实际受力与运动逻辑,故C正确。
D.该选项中动力臂大于阻力臂,与船桨实际为费力杠杆的特点不符,故D错误。
故选:C。
3.骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统,人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是( )
A.图甲:手托重物时,可视为省力杠杆
B.图甲:手托重物时,肱二头肌对前臂的牵引力是阻力
C.图乙:踮脚时,可视为费力杠杆
D.图乙:向上踮脚的过程中,腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力
【答案】D
【解析】AB.图甲中,手托重物时,O为支点,肱二头肌对前臂的牵引力是动力,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故AB错误;
CD.图乙中,踮脚时,支点为O,腓肠肌对足部骨骼的牵引力F1是动力,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误;故D正确。
故选D。
4.在图中,要将一圆柱体重物推上台阶,最小的作用力应是( ).
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【答案】C
【解析】图中,圆柱体相当于杠杆,支点在圆柱和台阶的接触点,若使动力最小,根据F1L1=F2L2,在阻力和阻力臂一定时,则动力臂最大;圆柱上,直径是最长的线,即最大动力臂,最小的力和最大的力臂垂直,则F3的力最小,C符合题意。
故选C。
5.如图甲所示为赛艇运动员划桨时的情景,划桨时桨绕固定轴转动。
(1)使赛艇前进的力是 (填“运动员”或“水”)施加的;
(2)赛艇的桨是一个省 (填“力”或“距离”)杠杆;
(3)如图乙为划桨时桨的简化平面图,其中O为固定轴,AO长0.8m,AC长2.8m,B点为AO的中点,F2为水对桨的作用力,大小为200N。运动员在训练中会自然“保持力的高效传递”(即达到相同效果时更省力),则运动员在此刻施加的最小力为 N,并在乙图中画出这个力的示意图。(计算结果有根号保留根号)
【答案】(1)水 (2)距离 (3),
【解析】(1) 根据题意可知,赛艇运动员划桨时,桨对水施加向后的力,同时水会对桨产生向前的力,从而使赛艇前进, 使赛艇前进的力是水施加的 。
(2) 赛艇的桨可以看作一个杠杆, 根据乙图可知,该杠杆支点为 O,手施加的动力作用在桨柄端的A点,水施加的阻力作用在桨头的C点。此时动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆。
(3)根据图片可知,;
阻力,阻力臂 ;
最长动力臂动力臂,
由杠杆平衡条件得到:200N×m=F1×0.8m;
解得:。
6.用一根钢棒撬动地面上的一块大石头,两种撬动方式如图所示(C为BD的中点).
(1)图甲中,轻质细棒会绕 点转动,杠杆的支点是 点,此时杠杆属于 杠杆;
(2)图乙中,轻质细棒会绕 点转动,杠杆的支点是 点,动力臂为 (选填“AD”“AB”或“AC”);
(3)两次施加的力 F甲 (选填“>”“<”或“=”) Fz,并说明理由: .”
【答案】(1)B;B;省力
(2)D;D;AD
(3)>
【解析】(1)图甲中,动力在A点向下,此时细棒绕B点转动,杠杆的支点是B点,由于动力臂比阻力臂大,则杠杆属于省力杠杆;
(2)图乙中,动力在A点向上,动力向上,则细棒绕D点转动,则支点是D点,动力F乙和杠杆垂直,动力臂是D向F乙的距离,为AD;
(3)图甲中,动力臂小于AB长,图乙中,动力臂是AD,是整个杠杆长,即F乙的力臂更大,阻力作用点C为BD的中点,则阻力臂相等,根据F1L1=F2L2,阻力和阻力臂乘积一定,动力臂越大,动力越小,则F甲>F乙。
7.如图所示的开瓶器正在开启瓶盖。开瓶器可视为一个杠杆,请根据图中的情况在A点画出手开瓶用的竖直向上的力和它的力臂。
【答案】
【解析】根据题意可知, 开瓶器在开启瓶盖时,开瓶用的力作用在A点,方向竖直向上。瓶盖顶部与开瓶器接触的位置O为支点,然后过支点O作动力F1作用线的垂线段即可得到力臂l1。
8.在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)杠杆在如题图甲的位置静止,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为使杠杆在水平位置平衡则应将螺母向 调节;
(2)实验过程中得到的相关数据记录在表中:
实验次数
F1/N
L1/ cm
F2/N
L2/ cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
根据以上数据得出杠杆平衡条件 (用字母表示);
(3)杠杆在水平位置平衡后,在如图乙所示 A 点挂上3个钩码,可在 B点挂上 个钩码使杠杆仍在水平位置平衡;
(4)取下 B点的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图丙),观察到测力计的示数变大,原因是拉力的力臂 了(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】是;右;;2;变小
【解析】探究杠杆的平衡条件时,(1)图中,杠杆静止时,处于平衡状态;杠杆左低右高,将螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)根据实验数据,杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积,可得:杠杆平衡条件:;
(3)根据杠杆的平衡条件:,解得:n=2。即可在B点挂上2个钩码,使杠杆在水平位置平衡;
(4)阻力与阻力臂不变,杠杆在水平位置保持平衡,当弹簧测力计由位置1转至位置2时,动力臂变小,动力会变大,测力计的示数变大。
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