2020-2021培优 易错 难题杠杆平衡辅导专题训练附答案
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．如图所示，粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，小明用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起．此过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则力F将（）
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．保持不变
D．先变小后变大
【答案】B
【解析】
【详解】
如下图所示：在抬起的过程中，阻力F2不变，F与铁棒始终垂直，所以动力臂l1不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2的阻力臂l2在变小，根据杠杆的平衡条件可得：
Fl1=F2 l2可知，l1、F2都不变，l2变小，所以F也在变小。故选B。
2．如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G，O为支点，在A端用力使杠杆平衡。下列叙述正确的是（）
A．此杠杆一定是省力杠杆B．沿竖直向上方向用力最小
C．沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡D．此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为无法确定动力臂的大小，所以无法确定是哪种杠杆，故A错误；
B．沿垂直杠杆向上的方向用力，动力臂最大，动力最小，最省力，故B错误；
C．沿OA方向动力臂是零，杠杆无法平衡，故C错误。
D．因为杠杆的动力臂无法确定，所以它可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆，故D正确。
故选D。
3．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中（）
A．F先变小后变大B．F逐渐变大
C．动力臂逐渐变小D．动力臂逐渐变大
【答案】A
【解析】
【分析】
杠杆平衡条件及应用。
【详解】
杠杆在图中所示位置平衡，阻力（重物对杠杆的拉力）及阻力臂大小不变；动力F由图中所示位置转动至水平方向的过程中，当动力F的方向与杠杆垂直时，动力F的力臂最长，因此动力F的力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力Ｆ先变小后变大。故选A。
【点睛】
中等题.失分的原因是：
①不知道动力F方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变；
②不会画动力F在不同位置时的动力臂；
③不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化；
④不知道当动力F与杠杆垂直时，动力臂最大，动力F最小。
4．如图所示，作用在A点的各个力中，不可能使杠杆平衡的力是
A．F3和F4
B．F1和F3
C ．F 2和F 4
D ．F 1和F 2
【答案】A
【解析】
【详解】
因为力F 3的作用线所在的直线过支点O ，所以力F 3的力臂为0，又因为0乘以任何数都为0，所以力F 3不能使杠杆平衡；力F 4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同，所以力F 4不能使杠杆平衡；力F 1和F 2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反，所以力F 1和F 2可以使杠杆平衡；故选A 。
5．用图示装置探究杠杆平衡条件，保持左侧的钩码个数和位置不变，使右侧弹簧测力计的作用点 A 固定，改变测力计与水平方向的夹角 θ，动力臂l 也随之改变，所作出的“F -θ”图象和“F -l ” 图象中，正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．动力F 和θ的关系，当F 从沿杆方向（水平向左）→垂直于杆方向（与水平方向成90°）→沿杆方向（水平向右），由图可知，F 对应的动力臂l =OA ×sinθ，动力臂l 先变大后变小，则动力F 先变小后变大，所以A 错误；
B ．当θ等于90°时，动力臂最大，动力最小但不为零，所以B 错误；
CD ．根据杠杆平衡条件Fl =F 2l 2可得：F =
22F l l
，由于F 2、l 2不变，则F 和l 成反比，故C 正确，D 错误。
6．小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的5个钩码挂成了如图所示的情况，则（ ）
A．由图可以得到杠杆平衡条件为F1L1=F2L2
B．小明在F1和F2的下方各再挂一个钩码杠杆仍能平衡
C．小明取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下杠杆仍能平衡
D．小明取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处杠杆仍能平衡【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．假设一个钩码的重力为G
F1=2G，F2=G，F3=2G
各力力臂为
L1=20，L2=10，L3=15
F1L1=2G?20=40G
F2L2=G?10=10G
F3L3=2G?15=30G
杠杆平衡的条件为
F1L1=F2L2+F3L3
故A不符合题意；
B．在F1和F2的下方各再挂一个钩码后
F1L1=3G?20=60G
F2L2=2G?10=20G
F3L3=2G?15=30G
F1L1>F2L2+F3L3
杠杆失去平衡，故B不符合题意；
C．取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下后
F1L1=G?20=20G
F2L2=0
F3L3=2G?15=30G
F1L1 杠杆失去平衡，故C不符合题意； D．取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处后 F1L1=2G?20=40G F2L2=0 F3L3=2G?20=40G F1L1=F2L2+F3L3 杠杆重新平衡，故D符合题意。 故选D。 7．一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a）所示，如果将右端弯成如图（b）所示的情况，铁棒将（） A．顺时针转动B．逆时针转动C．静止不动D．以上三种情况均有可能 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 图a中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知 = G l G l 右右 左左 图b中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂l' 减小，而左边的力和力臂不变；因此 右 > G l G l' 右右 左左 所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。 故选B。 8．小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上A、B、C、D的位置如图所示，当A点挂4个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是（） A．B点挂5个钩码 B．C点挂4个钩码 C．D点挂1个钩码 D．D点挂2个钩码 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 设每个钩码重力为F ，每个小格长度为L ，则O 点左侧力与力臂的积为 4F ×3L =12FL 杠杆的平衡条件是 A ．若 B 点挂5个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 5F ×2L =10FL ＜12FL 杠杆不能平衡，故A 错误； B ．若 C 点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 4F ×4L =16FL ＞12FL 杠杆不能平衡，故B 错误； C ．若 D 点挂1个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 F ×6L =6FL ＜12FL 杠杆不能平衡，故C 错误； D ．若D 点挂2个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为 2F ×6L =12FL =12FL 杠杆能平衡，故D 正确。 故选D 9．如图所示，体积之比为1∶2的甲、乙两个实心物块，分别挂在杠杆两端，此时杠杆恰好水平平衡，则甲、乙两个物块的密度之比为（ ） A ．1∶1 B ．1∶2 C ．4∶3 D ．2∶1 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 由图知道，甲物体挂在左边第3格处，乙物体挂在右边第2格处，由杠杆的平衡条件知道，此时12G l G l =甲乙即 32m g m g ?=?甲乙 所以23 m m 甲乙＝，又因为V 甲/V 乙＝1/2，甲、乙两个物块的密度之比是 24 1332m V m V ρρ===甲甲甲乙 乙乙 故C 正确。 故选C 。 10．如图所示，轻质杠杆OA 的B 点挂着一个重物，A 端用细绳吊在圆环M 下，此时OA 恰成水平且A 点与圆弧形架PQ 的圆心重合，那么当环M 从P 点逐渐滑至Q 点的过程中，绳对A 端的拉力大小将（ ） A ．保持不变 B ．逐渐增大 C ．逐渐减小 D ．先变小再变大 【答案】D 【解析】 【详解】 作出当环M 位于P 点、圆弧中点、Q 点时拉力的力臂l 1、l 2、l 3如下 由图可知，动力臂先增大，再减小，阻力与阻力臂不变，则由杠杆平衡公式F 1l 1=F 2l 2可知，拉力先变小后变大，故选D 。 11．如图所示，小凯用拉力F 提着重为G 的物体匀速缓慢上升h ，下列关于杠杆的有关说法正确的是（ ） A ．拉力F 所做的总功为Fh B ．杠杆的机械效率是Gh /Fh ×100% C ．若把悬挂点从A 点移至B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同 D ．若把悬挂点从A 点移至B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力所做的总功与原来相同 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．重为G 的物体匀速缓慢上升h ，总功应为拉力F 与力的方向上的位移s 的乘积，由图可知 s>h 则总功 W Fs Fh => 故A 项错误； B ．物体重力做的功为有用功是 W Gh =有 而拉力做的功大于Fh ，故B 项错误； C ．悬挂点从A 点移至B 点，阻力臂增大，根据公式1122Fl F l =，阻力不变，阻力臂增大，动力臂不变则动力增大即拉力F 变大，故C 项错误； D ．把悬挂点从A 点移至B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，理想状态下，没有额外功，所以拉力所做的总功与原来相同，故D 项正确。 故选D 。 12．一轻质不等臂杠杆AOB 的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：331.010kg/m ρ=?水，332.71k 0g/m ρ=?铝，338.910kg/m ρ=?铜，则下列判断正确的是（ ） A．A端下降B．B端下降 C．仍然平衡D．无法判断 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 在轻质不等臂杠杆AOB两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知 OB G铝?OA=G铜?OB 即 ρ铝V铝g?OA=ρ铜V铜g?OB 而ρ铝<ρ铜，所以 V铝g>V铜g 将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有 (G铝-F浮)?OA，(G铜-F浮＇)?OB 即 (ρ铝V铝g-ρ水V铝g)?OA，(ρ铜V铜g-ρ铜V铜g)?OB 那么 ρ铝V铝g?OA -ρ水V铝g?OA<ρ铜V铜g?OB -ρ铜V铜g?OB 所以B端下沉。故ACD错误，B正确。 故选B。 13．如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，最省力的是（不计机械自重和摩擦）（） A．B． C．D． 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 如图所示，物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则各图的力F大小分别如下： A．图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F1=2G； B．图中为斜面，在直角三角形中，30°角所对的直角边h为斜边s的一半，不计机械自重和摩擦，总功与有用功相等，则 F2s=Gh 所以 2 1 2 h F G G s == C．图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轮上，则 31 2 F G = D．图中为杠杆，O 为支点，动力臂为3l，阻力臂为l，由杠杆平衡条件可得 F4×3l=Gl 即 41 3 F G = 由此可得，最省力的为F4。 故选D。 14．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体Ｍ是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（） A．建筑材料P上升的速度为3m/s B．物体M对地面的压力为5000N C．工人对地面的压力为400N D．建筑材料P的重力为600N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度 v=1 2 v绳= 1 2 ×1m/s=0.5m/s 故A错误； B．定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得 F A′=3F+G定=3×300N+100N=1000N 杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即 F A= F A′=1000N 根据杠杆的平衡条件F A×OA=F B×OB，且OA:OB=1:2，所以 F B=F A×OA OB =1000N× 2 OA OA =500N 因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即 F B′=F B=500N 物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为 F M支持= G M? F B′=5000N?500N=4500N 因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力 F M压=F M支持=4500N 故B错误； C．当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得F+F支=G，则 F支=G?F=700N?300N=400N 因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面 F 压=F 支=400N 故C 正确； D ．由图可知n =2，且滑轮组摩擦均不计，由F =1 2(G +G 动)可得，建筑材料P 重 G =2F ?G 动=2×300N?100N=500N 故D 错误。 故选C 。 15．如图为搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G 为1 000 N （车架所受重力忽略不计），独轮车的有关尺寸如图所示，推车时，人手向上的力F 的大小为 （ ） A ．200 N B ．300 N C ．400 N D ．500 N 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 由平衡条件可知 12Gl Fl = 则 121000N 0.3=300N m Gl F l ?= =ｍ１ 故选B 。 16．用如图所示的杠杆提升重物，设作用在A 端的力F 始终与杆垂直，那么，在将重物提升到最高处的过程中，力F 的大小将 ( ) A ．逐渐变小 B ．先变小，后变大 C ．逐渐变大 D ．先变大，后变小 【解析】 【分析】 【详解】 由题知，当慢慢提升重物时，重力(阻力)不变，阻力臂增大(水平时最大)，动力臂不变，即：G不变、L1不变,，L2增大∵FL1＝GL2∴力F逐渐变大；故选C. 17．能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为（） A．AB B．AC C．AD D．AE 【答案】A 【解析】 【分析】 根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．由此分析解答． 【详解】 由图知，O为支点，动力作用在A点，连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向应向上，所以最小力方向为AB． 故选A． 【点睛】 在通常情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂． 18．在我国古代书籍《墨经》中，对杠杆有精辟论述，并有许多巧妙的应用．如下图所示是在井上汲水的桔槔，下列对其在使用中正确的解释是 A．桔槔是等臂杠杆，不省力也不费力 B．向井内放送水桶时，人用的力气一定小于水桶的重力，所以省力 C．桔槔是不等臂杠杆，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆 D．往上提水时，人用的力气一定小于桶与水的总重，所以省力 【答案】D 【解析】 杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。 【详解】 AC．由图可见，桔槔是不等臂杠杆，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故AC错误；B．向井内放送水桶时，人用的力通过杠杆原理，与石头的重力相关，一般比木桶的重力要大，故B错误； D．往上提水时，因为有石头帮忙，人的力气比水和桶的总重力小，故D正确。 故选D。 【点睛】 此题主要考查了对简单机械的认识，要掌握杠杆的要素。 19．如图所示，长1m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之间的关系图像为（） A．B． C． D． 【答案】B 【分析】 【详解】 由题意可知，测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动的过程中，金属杆处于水平状态，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可得 1 2 OA OA G l Fs k ?== 金属杆的重力和金属杠的长度大小不变，即k是定值，那么可得到 1 F k s =? 从上式可知随着距离s的变大，测力计示数F在变小，两者是成反比的，两者的关系图像是B图像。 故选B。 20．C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的B点施加力F1，F1的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态。则 A．F1>G B．F1=1 2 G s s C．重力的力臂等于S1D．F1方向沿OO′线向下 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 AB．由图像可得，A点到F1的距离为s2，若令A点到重力的距离为s3，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知 123 F s G s ?=? 可以推出 3 1 2 s F G s = 由于 32 s s > 可得 1F G 故A 选项正确，符合题意，B 选项错误，不符合题意； C ．重力的力臂为支点A 到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向，故C 选项错误，不符合题意； D ．F 1与G 在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F １的方向应该向上，故D 选项错误，不符合题意。 21．如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物G A 和G B （G A >G B ）,杠杆水平位置平衡，当两端各再加重力相同的物体后，杠杆 A ．仍能保持平衡 B ．不能平衡，左端下沉 C ．不能平衡，右端下沉 D ．不能确定哪端下沉 【答案】C 【解析】 【详解】 杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为G A 和G B ,其对应的力臂分别为l A 和l B ，如图所示： 根据杠杆平衡条件可得：G A l A =G B l B ； 已知G A >G B 所以l A (G A +G )?l A =G A l A +Gl A 右边力和力臂的乘积： (G B +G )?l B =G B l B +Gl B 由于l A 所以： G A l A +Gl A 即右边力和力臂的乘积较大，所以杠杆不能平衡，向右端下沉。故选C 。 22．如图所示，小明利用一根长为L 的扁担挑水，他在扁担的左端挂上质量为m 1的水桶，在右端挂上质量为m 2的水桶，右手扶着扁担右侧。已知m 1> m 2 ，不计扁担自重，下列说法正确的是（ ） A ．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担左端 B ．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担右端 C ．小明的肩位于扁担中点时，右手需要给扁担施加向上的力 D ．扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．扁担在左端挂了m 1的水桶，右端挂了m 2的水桶，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知，若要扁担平衡右手不使力，人的肩膀应靠近扁担左端，故A 正确，B 错误； C ．小明的肩位于扁担中点时，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知，左端下沉，为了使扁担在水平位置平衡，右手需要给扁担施加向下的力，故C 错误； D ．根据压强的公式F p S = 可知，压力一定时，扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越大，故D 错误。 故选A 。 科学探究：杠杆的平衡条件 芜湖市田家炳实验中学陈志坚 教学设计 〔教材分析〕本节是五、六两章力学知识的延续，也是学习滑轮、滑轮组及功等知识的基础，是力学的重点内容。日常生活中的杠杆现象学生都非常熟悉，因此，教材并没有详细分析杠杆的基本概念，而是将重点放在学生进行科学探究，得出杠杆的平衡条件上。所以，在教学中激发学生的学习兴趣、让学生亲身经历杠杆平衡条件的探究过程，引导学生学会探究方法尤为重要。 〔课程理念〕从学生生活中熟悉的许多工具(杠杆)谈起，通过学生主动观察、分析、猜想、探究，从而得到杠杆概念及其平衡条件。教学要体现“从生活走向物理”的基本理念，尽量贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识，从而激发起学生学习的兴趣，让学生在学习科学的研究方法的同时，培养学生的探索精神、实践能力及创新意识。 〔知识准备〕学生通过有关力的知识的学习，对力的知识、物体运动与力的关系、平衡概念等有比较深刻的认识；另外，学生已学会了天平的调节，这些都为学习本节做好了铺垫。 〔学生现状〕学生对杠杆的认识是感性的，但这些认识可能肤浅、片面，甚至错误。因此，在教学中教师要鼓励学生们积极地去观察、讨论、猜想、探究，从中归纳出杠杆的特征及平衡条件。探究过程中，教师和学生的角色发生变化。教师以引导者、合作者的身份参与学生的学习；学生主动探究，阐述观点、明辨是非，做自己学习的主人。 〔教学目标〕 1. 知识目标：了解杠杆及支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂等概念，掌握杠杆平衡条件。 2. 能力目标：通过参与科学探究活动，归纳得出杠杆平衡条件，培养学生观察能力、动手能力、分析解决问题能力，以及学生之间合作学习能力等。 3. 情感态度与价值观目标：培养学生探究物理规律的兴趣、严谨的科学态度和科学精神。 〔教学重、难点〕经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。 〔教学用具〕 1. 学生自带的工具。 2. 分组实验器材：铁架台、杠杆、钩码等。 3. 杆秤、水果、汽水瓶、多媒体光盘等。 〔教学设计〕利用学生已有的知识，积极引导学生用科学的观点和态度来观察、感知和探索，主动地学习，大胆地 探究杠杆平衡条件实验报告 一、实验步骤： 1.调节杠杆两端的使杠杆在位置平衡，目的是 。 2.在杠杆两侧分别挂上不同的钩码，让杠杆平衡，并测出动力、动力臂、阻力、阻力臂并填在下列的表格中。 序号动力F1 动力臂L1 F1×L1 阻力F2 阻力臂L2 F2×L2 1 2 3 4 得出实验结论：。 4.实验多次改变不同的数据实验目的是：。 5.用弹簧测力计不竖直拉比竖直拉时的读数会变。 中考链接 1.（2017?衡阳）小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个． （1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向________（选填“左”成“右”）调节； （2）小张将实验数据记录在表中： 次数动力/N 动力臂/cm 阻力/N ?阻力臂/cm 1 1 I0 2 5 ?2 5 15 3 2 I5 ▲ （3）小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了________（只有一个正确答案，选填答案序号）．①减小摩擦②多次测量取平均值减小误差 ③使每组数据更准确④获取多组实验数据归纳出物理规律． 2.（2017?黔西南州）利用如图的实验装置探究“杠杆的平衡条件” （1）如图（乙）所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据．根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是________．经老师提醒后，小明继续进行实验，如图（乙），若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆________（选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）． （2）如图（丙）所示，若不在B点挂钩码，可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将________． 杠杆、滑轮、斜面的原理与应用 本次主题2019中考物理复习专题讲座：杠杆、滑轮、斜面的原理与应用 本次课涉及 知识点 罗列 1、知道杠杆的平衡条件及应用，会用杠杆的平衡条件进行计算。 2、知道滑轮的省力原理及应用 3、了解斜面的省力原理及常见的应用。 亲爱的同学们，在初中物理的知识架构中，简单机械与功的综合应用是一个较难的板块，不论是大考还是小考，所占得分值都不少；但这部分内容较多，我们只有把简单机械放在前面讲解，下一讲中才讨论功与机械联合的问题，会涉及到综合应用的问题。本单元在考卷中的分值在10分左右，甚至还会更高一下些；比如可以把探究杠杆的平衡条件作为实验题来考查，还可以把滑轮组的有关计算作为计算题或压轴题来考查，这个板块为必考内容，下面我们来分步讲解，同学们可要留心哟。 特别说明：烦请各位老师，在把本学案打印给学生之前，删除答案部分，谢谢。 一、基础点睛 （一）杠杆 1、杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如下图所示羊角锤、啤酒瓶瓶盖的扳手等，都是曲臂杠杆。 2、明确杠杆的九要素 何为杠杆的九要素呢？可以简单记忆为：三点两臂两力加 两线，解释如下： 三点----动力作用点、阻力作用点和支点。 两力----动力和阻力。 两臂----动力臂、阻力臂。 两线----动力作用线、阻力作用线。 3、理解杠杆的平衡 在力的作用下，杠杆处于静止或匀速转动状态时，都属于杠杆的平衡状态。 如右图所示，小朋友玩跷跷板的过程中，不论 是静止还是处于匀速运动状态，都叫杠杆的平衡。 4、探究杠杆的平衡条件 在什么条件下，杠杆才会平衡呢？下面我们用 实验进行探究。 右图是常用的探究杠杆平衡条件 的装置图，共分为四步，先调节杠 杆的平衡，接着改变钩码的个数和 力臂的大小连续两次实验，再在左侧改为用测力计斜拉代替钩码，经过几次的实验数据对比，可以得出杠杆的平衡条件： 动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写为：F1L1= F2L2 注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。 5、使用杠杆的目的 （1）省力：当动力臂大于阻力臂时属于省力的杠杆，如上图中的撬杠。 （2）、省距离：当动力臂小于阻力臂时属于费力杠杆，我们用它的目的就是为了省距离，例如人在钓鱼时的钓鱼竿，属于费力杠杆。 需要注意的是，即省力又省距离的杠杆是没有的。 6、曲臂杠杆 在实际当中，杠杆好多都是曲臂的，这时我们要 注意找准它的力臂。如右图所示的刹车的脚踏板， 常用的指甲剪刀，都是曲臂的杠杆，请你找出 它们的动力臂与阻力臂好吗？ （二）滑轮 1、滑轮的定义与形状 杠杆与滑轮 教学目的: 1、巩固杠杆五要素，掌握杠杆平衡条件 2、定滑轮、动滑轮的特点 教学难点：1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算 2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义 知识点总结： 1、杠杆五要素：①支点：杠杆绕着转动的点②动力：使杠杆转动的力③阻力：阻碍杠杆转动的力④动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离 2、杠杆平衡条件(杠杆平衡原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。 3、定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（实质是等臂杠杆） 特点：不能省力，但能改变力方向 动滑轮：工作时，轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。 （实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆） 特点：可以省力，但不改变力的方向 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起 典型例题解析 杠杆与滑轮： 例1：如图1—6—1（a ）所示的杠杆重；不计，O 为支点，AO ＝0.2m ，当在A 点悬吊一重6N 的物体，绳子的拉力F ＝3N 时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力矿的力臂l 2，力臂l 2为________m ． （a ） ` （b ） 图1—6—1 如图1—6—1（b ），画出杠杆OAB 示意图，找到支点O ，BC 为力的作用线，画出力臂l 2． 根据杠杆的平衡条件：G ·OA ＝Fl 2 代入数值：6N ×0.2m ＝3N ×l 2 l 2＝2×0.2 m ＝0.4 m 答案 力臂l 2如图1—6—1（b ），l 2为0.4m 例2：杠杆OA 在力F A 、FB 的作用下保持水平静止状态，如图1—6—5（a ）．杠杆的自重不计，O 为杠杆的支点，FB 的方向与OA 垂直，则下列关系式中一定正确的是 （ ） A ．F A ·OA ＝F B ·OB B ．F A ·OA ＜F B ·OB C ． B A F F ＝OB OA D ．F A ＞OA OB F B （a ） （b ） 图1—6—2 初二物理杠杆与滑轮专题训练 一、杠杆习题 1．图中的杠杆处于平衡状态,杆上标尺每格的长度相等,在杠杆的A处挂着4个均为10Ｎ的钩码,这时B处的拉力F是（） A．30ＮB．20ＮC．40ＮD．25Ｎ 2．以下装置中，利用杠杆平衡原理的是（） A．斜面B．液压机C．天平D．连通器3．如图所示，杠杆的一端A为支点，在它的另一端B用力F将挂在C点的物体抬起，使杠杆处于水平静止状态，已知 AC＝15cm，CB＝60cm，则动力F跟物重G之比是（） A．1:4 B．4:1 C．1:5 D．5:1 4．关于杠杆，下列说法正确的是（） A．杠杆只有静止在水平位置才是平衡 B．杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力一定在支点的两侧 C．杠杆一定有支点 D．杠杆一定是直的 5．如右图所示,杠杆ab的中点挂一物体G,杠杆可绕轴a转动, 则水平拉力F的力臂应是（） A．ac B．ab C．ad D．bd 6．1.5Ｎ的动力F1和15Ｎ的阻力F2作用在同一杠杆上,杠杆达到平衡,则动力臂L1与阻力臂L2之比为（） A．1∶1 B．10∶1 C．1∶10 D．无法比较 7．(多选)关于力臂，下列说法中正确的是（） A．力臂一定在杠杆上 B．从支点到动力的作用点的距离，叫做动力臂 C．从支点到力的作用线的垂直距离，叫做力臂 D．力的作用线通过支点，这个力的力臂为零 8．如图所示杠杆,O是支点,中间挂一重物G,如果在杠杆的另一端M,加一个力F使杠杆平衡,并且所加的力要最小,则这个 力（） A．就沿MQ方向B．就沿MP方向 C．应沿MN方向D．可沿任意方向 9．如图所示，在轻质杠杆CA的中点用细绳挂上一个质量为G的重物，为使杠杆在与竖直方向成45°角的位置处于静止，可在A端加不同方向的力，如F1、F2、F3，它们之间的大小关系是（） A．F2 杠杆知识点 1、杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2、杠杆五要素——组成杠杆示意图。 ①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。 ②动力：使杠杆转动的力。用字母 F1表示。 ③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2表示。 说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签 ⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷标力臂（大 括号）。 3、研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 ⑴结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2也可写成：F1 / F2=l2 / l1 ⑵解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据 具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。） ⑶解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使 动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 4、应用： 名称 结构 特征特点应用举例 O F1 l1l 2 F2 八年级下学期期末复习专题训练：滑轮专题训练 1.如图所示，物重为G的物体在下列四种情景中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是（） A.F2 F3的大小关系为（） A.F1 第1节杠杆 第1课时杠杆及其平衡条件 知识与技能 1．知道什么是杠杆，能从常见工具中辨认出杠杆。 2．能够辨认出支点、动力、阻力，会确定动力臂和阻力臂。 3．通过观察与实验，探究并理解杠杆的平衡条件，并能进行简单计算。 过程与方法 1．通过认识生活中的杠杆、认识杠杆五要素的过程，体会科学抽象的方法。 2．经历探究杠杆平衡条件的过程，学会分析实验现象、寻找数据间规律，从而归纳出实验结论的一般方法。 情感、态度与价值观 激发物理兴趣，形成探究思维，有小组合作意识。 教学重、难点 1．杠杆平衡条件。 2．力臂的概念和画法。 教具准备 羊角锤、铁架台、钩码、细绳、等分刻度的匀质木尺、多媒体课件等。 一、情景引入 多媒体展示：古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。让学生找出它们的共同特点。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。 二、新课教学 探究点一：杠杆 来看一下羊角锤的工作特点。 学生交流、讨论后得出结论： 1．硬；2.在力的作用下绕某一点转动。 演示：用长木板绕固定点转动撬一重物。 说明物体只要是硬的就行，跟形状无关。同时边说边板书课题。 1．定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。 让学生再举一些杠杆的实例(如活塞式抽水机、跷跷板)以巩固对定义的理解。 2．杠杆的五要素： 支点：杠杆绕着转动的点叫支点，用字母O表示。 动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。 阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。 那么要产生同样的效果，施加力的大小、方向是否一样呢？ 让学生按下图所示分别操作。 (1)分别按图甲三个位置沿图示方向向下施力使杠杆静止。 提问：三次施加的力的大小是否一样？ 答：不一样。(大小关系能回答出来) 这说明要使杠杆保持这种状态，力的大小跟什么有关？ 学生会回答跟作用点和支点的远近有关，且距离越大，力越小。 (2)老师不加解释，再让学生按图乙所示施加力使杠杆保持静止，学生会发现虽然作用点相同，即作用点和支点的远近相等，但力的大小却不同，且F1>F2。提问：想一想，力的大小跟什么有关呢？ 学生无法解释(必然产生强烈的求知欲)，这时让学生在练习纸上画出过支点O作沿F1、F2方向的直线的垂线段(这一点有些学生的知识准备可能不足，老师可先观察，若学生画得很好，老师就略画一下，若不行，老师就得详细示范给学生看)，并标上l1、l2。 问：l1、l2哪个大？F1、F2哪个大？ 老师再来解释要使杠杆保持静止状态，力的大小不是跟支点到力的作用点的距离有关，而是跟支点到刚才的直线的距离有关，我们把沿力的方向所画的直线叫力的作用线，过支点到力的作用线的距离叫力臂。 动力臂：支点到动力作用线的距离，用字母l1表示。 阻力臂：支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示。 3．请同学们画出下图的力臂。 教师巡回指导，注意发现比较典型的错误，反馈点拨。然后教师归纳总结，画力臂的步骤： (1)确定支点； (2)确定力的作用线； (3)过支点到力的作用线作垂线； (4)标垂足，定力臂。 1 第五章第二节 探究杠杆的平衡条件 【原理】杠杆的平衡条件 【提出问题】当杠杆平衡时，动力（F1）、动力臂（L1）、阻力（F2）、阻力臂（L2）之间存在怎么的关系？ 【实验器材】杠杆、铁架台、钩码、弹簧测力计 【实验步骤】 （1）调节杠杆两端 ，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡 （水平位置平衡的目的： ） （2）在杠杆左端第二个格的位置挂3个钩码（1.5N ），在右端挂上钩码，移动钩码的个数和位置，使杠杆再次平衡 （3）记录并测量此时杠杆右端的阻力（F2）和阻力臂（L2） 【分析与结论】 分析上述表格中的数据，运用加减乘除运算，找出动力（F1）、动力臂（L1）、阻力（F2）、阻力臂（L2）之间存在怎么的关系，你得出的结论是 文字表述： 字母表示： 【思考与讨论】1．如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 （1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持 并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。 （2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A 点处挂4个钩码，在B 点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为： 。他这样得出的结论是否合理？ ；为什么？ 。 2 2．如图13-1-14所示，此时杠杆平衡，若在右端钩码下加挂2个等重的钩码，左端钩码的位置应当向 移动 格,才能使杠杆重新平衡． 3．如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要想使杠杆平衡，A 处钩码应挂 A ．1个 B ．2个 C ．3个 D ．6个 4.如图14—4，O 是支点，在B 端挂一重物，为使杠杆平衡，要在A 端加一个力， 下列说法正确的是（ ） A.F 1最小 B.F3最小 C.F 2最小 D.一样大 5. 如图1所示，O 为杠杆的支点，在杠杆的右端B 点挂一重物．MN 是以A 为圆心的弧形导轨，绳的一端系在杠杆的A 点，另一端E 可以在弧形导轨上自由滑动．当绳的E 端从导轨的一端N 点向另一端M 点滑动的过程中，杠杆始终水平，绳AE 对杠杆拉力的变化情况是( ) A ．先变大，后变小 B ．先变小，后变大 C. 一直变小 D.一直变大 【计算练习】 1. 已知动力为200N,动力臂为0.8m ，阻力臂为0.2m ，求阻力是多少？ 2. 某人用一根轻质硬棒去撬动A 端一块重500N 的石头，已知支点O 距A 端作用线0.2m ，o 点距人手作用线的距离为1m ，问人至少用多少N 的力才能撬起石头？ 3. 某人用一根轻质硬棒去撬动A 端一块重1000N 的石头，已知支点O 距A 端作用线0.2m ，某人用250N 的力就将石头撬起，问支点O 距人手作用线的距离是多少？ A F 2 3 图14— 4 A 受力分析以及杠杆滑轮 专题训练 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8- 《受力分析以及杠杆、滑轮专题训练》主备人:宋明建【模块一受力分析】 1.已知物体A重500N,对A进行受力分析, 并画出A受力分析图。求出A所受支持力。 2.已知：A质量为30kg,受到拉力F=100N, 画出A的受力分析图,并求出A所受支持力。(g=10N/kg) 3.已知：V A=100cm3,ρA=3×103kg/m3 ,G B=1N. 画出A的受力分析图,并求出A所受支持力。 (g=10N/kg) 4.已知：A的重力为1000N, 画出A的受力分析图, 并求出A所受浮力。 5.已知：A的质量为10kg, 求：A的重力是多少N(g=10N/kg) 如果A所受浮力为180N, 画出A的受力分析图, 求出绳对A的拉力是多少N 6.已知：V A=20cm3,ρA=3×103kg/m3 , 求A的质量是多少重力是多少 如此时底对物体A的支持力为, 求物体A所受浮力 7．已知：物体A重30N, 所受浮力为20N,求A所受拉力 8.若F =50N,G A=10N,物体A匀速下滑, 求：墙对A的摩擦力 9.木块A、B叠放在水平桌面上, 一起做匀速直线运动, 请画出木块B的受力示意图． 【模块二杠杆作图】 1. 以O 为支点质量忽略不计的杠杆挂上10N 重物A,杠杆同时还受另一个大小与F A不等、竖直向上的力F B作用,处于平衡. 在图9 中画出（1）F A的力臂L A；（2）F B的示意图并标示它的大小. 图9 2.如图9所示,课桌的重心在O点,若在课桌 的C点用力F把桌腿B抬离地面,在抬起时另 一桌腿A没有滑动。 ①请在图中画出桌子所受重力的示意图以及 力F相对于A点的力臂l1； ②比较两力的大小：F G。（选填“大 于”、“小于”、“等于”）。 3.请在图16中画出作用在“开瓶起子”上动力 F的力臂1l和阻力2F 1 的示意图。 4．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中： ①在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图11（甲）所示．为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向边旋一些（选填“左“或“右”）． ②图11乙中钩码重3N,请在图乙中画出F2的力臂． ③杠杆质量忽略不计,若用一个跟F2大小不等,且竖直向上的力F1作用,使杠杆处于平衡．请在图11乙中画出F1的示意图并标示它的大小． 图11 杠杆专题复习 杠杆作图题归类例析 一、杠杆力臂的作法 一找点，二画线（必要时反向延长或正向延长力的作用线），三作垂线段（力臂用虚线或实线表示），四标符号（标上直角符号和大括号，并标上力臂的字母）。 点拨：杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点都必须在杠杆上，力臂和力的作用线必须垂直 例：如图所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。 二、最大动力臂和最小动力的作法 例1：为使杠杆OA保持静止，画出在A点所加最小力F 1的示意图和阻力F 2 的力臂l2． 例2：如图丙所示，用螺丝刀撬起图钉．请在图上画出螺丝刀受到图钉阻力F2的力臂；并画出作用在螺丝刀柄上A点的最小动力F1的示意图 三、根据力臂画力的作法 例1：如下左图所示，轻质杠杆可绕O转动，杠杆上吊一重物G，在力F作用下杠杆静止水平，l为F的力臂，请在图中作出力F的示意图及重物G所受重力的示意图。 例2：如下右图所示，杠杆在力F 1、F 2 作用下处于平衡状态，l 1 为F 1 的力臂。请在图中 作出力F 1 。 四、情境设置题作图 例1：请你在图中画出使用剪刀时，杠杆AOB所受动力F1的示意图。 例2：小华在动物园参观时，看到了如上图所示的场景，为使小熊猫不致于与石头相撞而受伤害，请你在杠杆AOB上作出使杠杆AOB在图所示位置静止时的最小力F1的示意图，图中O 为旋转点。 练习题： 1.如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ＡＢＣ、ＯＢＤ和ＯＥＤ组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（） A．三个杠杆都是省力杠杆 B．三个杠杆都是费力杠杆 C．ＡＢＣ是省力杠杆，ＯＢＤ、ＯＥＤ是费力杠杆 D．ＡＢＣ是费力杠杆，ＯＢＤ、ＯＥＤ是省力杠杆 2.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃 圾桶的结构示意图可确定：（） A.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆 B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆 C.桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆 D.桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆 3小明为了在取书时不把书架弄乱，设计了一个“方便书架”，每本书都加上一个“铁支 架”(如图甲所示)。 (1)若图甲中书本重3N，书本底部与铁支架的接触面积为20cm2， 则书本对铁支架的压强为 Pa。 (2)小明取书时，作用在按压块上的力始终与按压块垂直，铁支架 从图甲状态匀速转动到图乙状态的过程中，小明所用的力的大小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 初中物理杠杆知识点及经典考题解析 杠杆知识点 1、杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2、杠杆五要素——组成杠杆示意图。 ①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。 ②动力：使杠杆转动的力。用字母 F1表示。 ③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2表示。 说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签 ⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂 线）；⑷标力臂（大括号）。 3、研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 ⑴结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2也可写成：F1 / F2=l2 / l1 ⑵解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂 大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时 施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。） ⑶解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力 臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 4、应用： 名称结构 特征 特点应用举例 省力杠杆动力臂 大于 阻力臂 省力、 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角 锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 费力杠杆动力臂 小于 阻力臂 费力、 省距离 缝纫机踏板、起重臂 人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 等臂杠杆动力臂 等于 阻力臂 不省力 不费力 天平，定滑轮 说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。 经典考题 1、图5是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别 是 ( ) A.省力杠杆，费力杠杆 B.费力杠杆，省力杠杆 C省力杠杆，省力杠杆 D.费力杠杆，费力杠杆 第一节 杠杆及其平衡条件 一、教学目标 1、知识与技能 认识杠杆，知道支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂等概念。 2、过程与方法 （1）通过观察和实验，了解杠杆的结构。 （2）通过探究，了解杠杆的平衡条件。 3、情感、态度与价值观 通过学生的探究实验活动，加强学生之间的相互协作精神。 二、教学重点 经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。 三、教学难点 经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件 四、教学用具 剪刀、直尺、木棍、铁架台、杠杆、钩码、杆秤、水果、汽水瓶等。 五、教学过程 1、创设情境，导入新课 问：如何打开汽水瓶盖，激起学生的兴趣，引出“生活中使用的各种工具”的话题。 让学生展示自带的工具，说明它们的用途和好处。 教师进一步展示：生活中经常使用的工具（例如扳手、羊角锤、订书机等)。 提问：同学们在日常生活中见过大型机械吗?是否了解它们的用途? 学生回答，教师予以鼓励，并介绍：生产中常见的机械(如吊车、推土机、汽车、飞机、轮船等)。：我国古代就有了使用各种机械的先例。指出，虽然当时的生产力水平低下，但勤劳的人民用自己的聪明才智制造的各种简单工具，改善了生产条件，方便了生活。多媒体显示：古代天平、桔槔、舂在生活和生产中的使用情况。 总结并指出：生活和生产中的这些机械和工具实质上就是利用了“杠杆”的知识。 提问：为什么使用这些工具(杠杆)会给我们带来许多好处?由此导入新课。 2、新课教学 探究杠杆的共同特征，认识杠杆： 学生活动1 让学生观察桔槔（课本）。 学生活动2 学生观察教师用木棍撬重物的过程。 学生活动3 学生讨论。 通过讨论，说出它们的共同特征。得到杠杆概念：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫杠杆。 学生活动4 找到上述桔槔、木棍撬重物的固定点。 学生活动5 看书观察活塞式抽水机手柄压水画面，观察固定点。 学生活动6 教师让学生用杆秤称水果。提问：杆秤是不是杠杆?它的固定点在哪里?并由此导入以下内容。 认识杠杆的几个科学术语： 支点(O)：杠杆绕着转动的固定点。 动力(F1)：使杠杆转动的力。 阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。 力和机械 杠杆（1） 杠杆的概念杠杆种类的识别杠杆的平衡条件及应用 一、填空题 1.一根硬棒，在_________________下能绕着_____转动，这根硬棒就是杠杆.支点是______；动力是______；阻力是_________________；阻力臂是_________________.在日常生活中我们使用的工具属于杠杆的有_____、_____、_____等. 2.杠杆的平衡条件是______，如果杠杆的动力臂是阻力臂的5倍，当杠杆平衡时，动力是阻力的_________________ 倍. 3.如果作用在杠杆上的动力是80 N，动力臂是40 cm，阻力臂是10 cm，杠杆平衡时，阻力是______. 4.在下列日常生活使用的工具中： 省力的杠杆有_________________； 费力的杠杆有_________________； 既不省力也不费力的杠杆有_________________.①撬棒②天平③筷子④铡刀⑤脚踏刹车⑥镊子⑦起子⑧钓鱼杆 5.一条扁担长1.5 m，前端挂200 N重的货物，后端挂300 N重的货物，肩膀应离扁担的前端_____ m才能使其刚好平衡. 6.如图12—6所示，用一个小小的弹簧秤，竟然称出了大象的重，他用了一根10 m长的槽钢，当槽钢呈水平平衡时，弹簧秤和大象到悬挂点的距离分别是9.54 m和0.06 m，若弹簧秤指示着20 kg的重量，则大象和铁笼共重约_____t. 二、选择题 7.在图12-7中，杠杆有可能平衡的是 A.甲图的杠杆 B.乙图的杠杆 C.丙图的杠杆图12—6 图12—7 D.丁图的杠杆 8.两个小孩坐在跷跷板上，恰好处于平衡，此时 A.两个小孩重力一定相等 B.两个小孩到支点的距离一定相等 C.两个小孩质量一定相等 D.两边的力臂与小孩重力的乘积相等 9.一个杠杆已经处于平衡状态，如果在这个杠杆上再施加一个作用力，则 A.杠杆仍有可能平衡，只要这个力加在动力一边 B.杠杆仍有可能平衡，只要这个力加在阻力一边 C.杠杆仍有可能平衡，只要这个力的作用线通过支点 D.杠杆不可能平衡，因为多了一个力 10.如图12—8所示要使杠杆平衡，作用在A 点上的力分别为F 1 、 F 2 、F 3 ，其中最小的力是 A.沿竖直方向的力F 1最小 B.沿垂直杠杆方向的力F 2最小 C.沿水平方向的力F 3最小 D.无论什么方向用力一样大 11.如图12—9所示，把一根均匀的米尺，在中点O 支起，两端各挂 四个钩码和两个钩码，恰好使米尺平衡，按下列方式增减钩码 或移动钩码，下列几种方式仍能保持米尺平衡的是 A.两边各加一个钩码 B.两边钩码各向外移动一格 C.左边增加一个钩码，右边向外移动一格 D.左右两边的钩码各减少一个 12.如图12—10所示，一直杆可绕O 点转动，杠杆下端挂一重物， 为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到 水平位置，在这个过程中直杆 A.始终是省力杠杆 B.始终是费力杠杆 C.先是省力的，后是费力的 D.先是费力的，后是省力的 三、作图题 13.在图12—11的两个图中，画出各力的力臂. 14.如图12—12所示，杠杆的B 端 挂一重物，在A 点施加一个最小的力，使杠杆平衡在图中所示的位置上，试画出这个力的示意图. 图12—8 图12—9 图12—10 图12—11 一、初中物理滑轮组的省力问题 1．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（ ） A ． B ． C ． D ． 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 设物体重力为G ，不计机械自重和摩擦；A 图中为斜面，由功的原理可得 F 1×4m ＝ G ×2m 解得F 1＝0.5G ； B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n ＝3，所以F 2＝1 3 G ； C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F 3＝2G ； D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有 F 4×4cosα＝ G ×1×cosα 解得F 4＝ 1 4 G 。 由此可知动力最小的是D 。 故选D 。 2．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下将重为30N 的物体A 匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m /s ，物体A 受到的摩擦力0.1f G ，水平拉力F 为_____N ，在2s 内物体移动的距离为_____m 。 【答案】1 0.2 【解析】 【详解】 [1]由图可知，连接动滑轮的绳子股数n =3，由题意知，物体A 受到的摩擦力 0.10.130N 3N f G ==?= 不计绳重及摩擦，则水平拉力： 11 3N 1N 3 F f n = =?= [2]物体的速度： 11 0.3m /s 0.1m /s 3 v v n ==?=绳物 由s v t = 得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==?=物物 故2s 内物体移动的距离为0.2m 。 3．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则： （1）若某次运送建材的质量为40kg ，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N 。 （2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是_______W ，运送建材的重力是_______N ，此时的机械效率是_______。 【答案】50% 400 200 600 60%. 【解析】 【分析】 【详解】 2018年全国中考物理真题专题汇编--杠杆及其平衡条件 一．选择题（共22小题） 1．（2018?贵阳）人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械 时说法正确的是（） A．筷子可以省距离B．所有剪刀都一定省力 C．定滑轮可以省力D．撬棒越短一定越省力 【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。从而判断选项正误。 【解答】解： A、用筷子夹菜时，动力臂小于阻力臂，所以是一个费力杠杆，费力但省距离， 故A正确； B、剪铁皮用的剪刀，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆； 理发用的剪刀，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆； 所以，剪刀有省力的，也有费力的，故B错误； C、定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力，故C错误； D、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在其它条件不变时， 省力的多少取决于动力臂的长短，撬棒越短动力臂越小，越费力，故D错误。故选：A。 2．（2018?广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（） A．一直变小B．一直变大C．一直不变D．先变小后变大 【分析】在测力计转动过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，根据杠杆的平衡条件分析拉力F与其力臂的乘积变化情况。 【解答】解： 将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。 故选：C。 3．（2018?湘西州）如图所示，大熊和小熊坐跷跷板。如果它们脚不着地，跷跷 板在水平位置保持平衡时，下列说法正确的是（） A．大熊和小熊的重力相等 B．大熊和小熊到支点的距离相等 C．他们各自的重力与各自的力臂的乘积相等 D．以上说法都正确 【分析】由图可知，大熊和小熊重力关系，根据杠杆的平衡条件可知它们重力与各自力臂的乘积关系，从而可知它们到支点的距离大小关系。 【解答】解： A、由图可知，大熊重力应大于小熊的重力，故A错误； BCD、由题知，它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡，由杠杆的平衡条件知，它们各自的重力与各自的力臂的乘积相等，故C正确； 熊对跷跷板压力大小等于各自的重力，所以大熊的力臂小于小熊的力臂，即它们到支点的距离不相等，故B错误； 综上所述D错误。 故选：C。 4．（2018?潍坊）如图所示，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（） 一、杠杆习题 1．图中的杠杆处于平衡状态,杆上标尺每格的长度相等,在杠杆的A 处挂着4个均为10Ｎ的钩码,这时B处的拉力F是（）A．30ＮB．20ＮC．40ＮD．25Ｎ 2．以下装置中，利用杠杆平衡原理的是（） A．斜面B．液压机C．天平D．连通器3．如图所示，杠杆的一端A为支点，在它的另一端B用力F将 挂在C点的物体抬起，使杠杆处于水平静止状态，已知 AC＝15cm，CB＝60cm，则动力F跟物重G之比是（）A．1:4 B．4:1 C．1:5 D．5:1 4．关于杠杆，下列说法正确的是（） A．杠杆只有静止在水平位置才是平衡 B．杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力一定在支点的两侧 C．杠杆一定有支点 D．杠杆一定是直的 5．如右图所示,杠杆ab的中点挂一物体G,杠杆可绕轴a转动, 则水平拉力F的力臂应是（） A．ac B．ab C．ad D．bd 6．1.5Ｎ的动力F1和15Ｎ的阻力F2作用在同一杠杆上,杠杆达到平衡,则动力臂L1与阻力臂L2之比为（） A．1∶1 B．10∶1 C．1∶10 D．无法比较 7．(多选)关于力臂，下列说法中正确的是（） A．力臂一定在杠杆上 B．从支点到动力的作用点的距离，叫做动力臂 C．从支点到力的作用线的垂直距离，叫做力臂 D．力的作用线通过支点，这个力的力臂为零 8．如图所示杠杆,O是支点,中间挂一重物G,如果在杠杆的另一 端M,加一个力F使杠杆平衡,并且所加的力要最小,则这个 力（） A．就沿MQ方向B．就沿MP方向 C．应沿MN方向D．可沿任意方向 9．如图所示，在轻质杠杆CA的中点用细绳挂上一个质量为G的重物，为使杠杆在与竖直方向成45°角的位置处于静止，可在A端加不同方向的力，如F1、F2、F3，它们之间的大小关系是 （） A．F2杠杆及其平衡条件
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