初中物理专题12.1 杠杆

第十二章简单机械第1节杠杆一、杠杆1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着__________转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。2．杠杆的五要素（1）支点：杠杆（撬棒）绕着__________的点，用字母O标出。（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。（3）阻力：__________杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。（4）动力臂：从支点到_______________的距离。用字母L1标出。（5）阻力臂：从支点到_______________的距离。用字母L2标出。二、杠杆平衡条件1．动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。2．杠杆的平衡条件实验（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在__________位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。三、杠杆的分类及应用杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆L1>L2F1<F2（动力<阻力）省力__________撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等费力杠杆L1<L2F1>F2（动力>阻力）_________省距离起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等等臂杠杆L1=L2F1=F2（动力=阻力）既不省力也不费力________、定滑轮等固定点转动阻碍动力作用线阻力作用线水平费距离费力天平一、力臂的画法（1）找出支点并用O表示。提示：支点一定在杠杆上，可以在杠杆的某的端点，也可以在杠杆中间的某处。在杠杆转动时这个点是相对固定的。（2）通过力的作用点画出力的作用线。（3）从支点O向力的作用线作垂线。（4）标力臂：用大括号或背向双箭头。（5）省力杠杆中最小的力应是作用在杠杆端点的垂直于杠杆的力。【例题1】如下图是液压汽车起重机的示意图。请你分别画出作用在吊臂上的动力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2。参考答案：二、利用杠杆的平衡条件来分析有关问题，一般按照以下步骤：（1）确定杠杆的支点的位置；（2）分清杠杆受到动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地作出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解。学科*网【例题2】如图所示的杠杆调平衡后，将体积相同的甲、乙两物体分别挂在杠杆两侧的a、b处，杠杆仍平衡。则下列说法正确的是A．甲、乙物体的密度之比为5:4B．将甲、乙两物体同时向支点移动一个格子，杠杆仍然平衡C．将甲、乙两物体同时远离支点移动一个格子，杠杆右端将下沉D．将甲、乙两物体同时浸没在水中，杠杆左端将下沉参考答案：C乙=G甲:G乙=4:5，由，甲、乙两物体体积相同，所以ρ甲:ρ乙=m甲:m乙=4:5，故A错误；B．将甲、乙两物体同时向支点移动一个格子，则对于杠杆左侧力与力臂的乘积为G甲×（5−1）L=G甲×4L，右侧为G乙×1．如图所示，O点表示杠杆的支点，其中错误的是2．关于杠杆，下列说法中正确的是A．动力臂一定等于支点到动力作用点的距离B．动力臂不仅与动力作用点的位置有关，而且跟动力的方向有关C．杠杆一定是直的D．使用杠杆时可以省力同时又省距离3．如图所示，杠杆处于平衡状态，下列说法中正确的是A．将支点两侧钩码都向右移动一格，杠杆仍平衡B．在支点两边的钩码下各增加一个钩码，杠杆仍平衡C．将支点左边加上二个钩码，右边加上一个钩码，杠杆仍平衡D．将支点左边的钩码向左移动两格，将支点右侧的钩码向右移动一格，杠杆仍平衡4．如图所示的工具在正常使用时，属于省力杠杆的是A．撬棒B．筷子C．食品夹D．天平5．各种剪刀都是一对杠杆，要剪开较硬的物体，图中最合适的是A．B．C．D．6．如图所示杠杆中，动力F的力臂是A．OAB．OCC．ACD．OB7．中国人是使用筷子的专家，如图所示将AB这支筷子作为杠杆分析．O点为支点，食指指头对筷子上的M点的压力FM（垂直于筷子）是动力，食物对筷子上的N点的挤压力FN（垂直于筷子）是阻力，动力FM的力臂是A．OAB．OBC．OMD．ON8．如图所示，是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置和操作图，乙图中在B点悬挂3个相同的钩码，关于此实验下列说法正确的是A．若实验前杠杆如图甲所示，则需要将杠杆的平衡螺母向左调节，才能使杠杆水平平衡B．在乙图中只在A点用弹簧测力计拉杠杆使杠杆水平平衡，则此时杠杆可能是费力杠杆C．在乙图中若只在D点挂3个相同的钩码，也可以让杠杆水平平衡D．在乙图中为了保持杠杆在水平位置平衡，在D点施加力的方向由①位置到②位置的过程中，所需施加的拉力大小不变9．如图是同学们常用的燕尾夹，AB=BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把___________点看作支点，此时夹子可近似看作___________杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。10．拉杆式旅行箱给人们出行带来便捷，如图所示，使用时相当于一个___________（选填“省力”或“费力”）杠杆；若箱和物品共重100N，动力臂是阻力臂的4倍，则抬起拉杆的力F为___________N。11．如图所示，三角支架ABC固定在客厅墙上，已知AB长40cm，AC长30cm，一花瓶正好放置在AB中点处。A处螺钉能承受的最大水平拉力为40N，为防止因A处螺钉松脱而支架绕C点倾翻，所放置花瓶的重力最大为___________N（支架重力不计）。若花瓶的重力较大，放置时应尽量___________（选填“靠近”或“远离”）墙壁可确保安全。12．如图所示，AOB为机械设备的简化示意图，我们可以把它看成杠杆（自重不计），已知AO=2OB．固定O点，使OB处于水平位置，此时B端挂一重为40N的物体，要使杠杆不发生转动，至少需在A端施加F=___________N的力，在图上画出此时力的方向。13．在图中画出在A点施加最小力F的示意图和动力臂L。14．图中杠杆受力F，图中能表示力F力臂的是A．OA段B．OB段C．OC段D．AB段15．如图所示，手持弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆处于水平平衡状态，弹簧测力计的示数是5N，OA=80cm，AB=20cm，则物体的重是A．20NB．4NC．1.25ND．条件不足，无法判断16．如图，O是杠杆的支点，为了提高重物，用一个跟杠杆始终保持垂直的力，使杠杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，在这个过程中，则A．杠杆始终是省力的B．杠杆始终是费力的C．杠杆始终是等力的D．以上说法都不对17．在“探究杠杆平衡条件”时，使用的杠杆如图所示：（1）实验前，应先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）如果在杠杆的A处（左第四格）挂3个相同的钩码，则在B处（右第二格）要挂____________个同样的钩码，杠杆才能仍然保持在水平位置平衡；（3）如果将A、B处的钩码都远离支点一个格，杠杆会向____________端下沉。（选填“左”或“右”）18．在探究“杠杆平衡条件的实验”中：（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于____________或匀速转动状态．实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是________________________。（2）实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为____________。A．一个人无法独立操作B．力臂与杠杆不重合C．力和力臂数目过多，不易得出结论D．杠杆受力不平衡（3）若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是_______N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时弹簧测力计的示数将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。19．（2017·广西四市卷）如图是我们使用的筷子，它已经成为中华民族的一种传统文化。下列关于筷子的说法不正确的是A．正常使用的筷子属于省力杠杆B．正常使用的筷子属于费力杠杆C．筷子能夹起食物，说明筷子和食物之间有摩擦力D．筷子能夹起食物，说明力能改变物体的运动状态20．（2017·乐山卷）如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是A．剪头发的剪刀B．自行车的脚踏板C．剪铁丝的手钳D．自行车的刹车闸21．（2017·鄂州卷）到野外郊游时，小明和爸爸喜欢钓鱼。鱼上钩后，小明感觉鱼在水中时很轻，拉出水面后“变重”，在把鱼逐渐拉出水面的过程中，鱼受到的A．浮力增大，鱼竿是省力杠杆B．重力增大，鱼竿是省力杠杆C．浮力减小，鱼竿是费力杠杆D．重力减小，鱼竿是费力杠杆22．（2017·六盘水卷）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是A．天平B．瓶盖起子C．食品夹D．钳子23．（2017·荆门卷）吊车应用了许多物理知识，如轮胎上有很多花纹，是为了_________________________________；吊起货物过程中，支撑臂和起重臂共同构成一个______（填“省力”或“费力”）杠杆；吊车在行驶过程中驾驶员要系好安全带，主要是为了防止______带来的危害。24．（2017·贺州卷）如图所示是赛艇比赛，赛艇的浆是_____杠杆，杠杆的平衡条件是_________________。25．（2017·长春卷）如图所示，是“探究杠杆的平衡条件”的实验装置。（1）实验前，杠杆右端偏高，应将两端的平衡螺母向______调节，使杠杆在水平位置平衡；（2）杠杆平衡后，在左侧挂两个钩码，每个钩码重1N，在右端竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，如图所示，此时弹簧测力计的示数F=_____N；（3）当弹簧测力计处于图中的斜拉位置时，若使杠杆在水平位置平衡且弹簧测力计的示数仍等于F，应将钩码向______移动适当的距离。1．D【解析】ABC、根据支点的概念，杠杆绕着转动的固定点，图中所标注的O点都符合这一要求，故ABC均正确；D、动滑轮工作时相当于一个可以整体移动的省力杠杆，其支点是在左侧绳子与滑轮的接触点，而不是在滑轮的轴上，故D错误。故选D。2．B【解析】A、动力臂是从支点到动力作用线之间的距离，不是动力作用点，错误；B、动力臂是从支点到动力作用线之间的距离，和动力作用点的位置与动力的方向都有关系，正确；C、杠杆是可以让某一固定点转动的硬棒，不一定是直的，比如钳子、扳手等等，错误；D、杠杆分为省力、费力、等臂三种杠杆．省力杠杆费距离，费力杠杆省距离，等臂杠杆既不省力又不省距离，错误。故选B。4．A【解析】A、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A正确；B、筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误；C、食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C错误；D、天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D错误。故选A。5．B【解析】如图，要剪开较硬的物体，需要很大的力，因为要省力所以要选择省力杠杆，由图可知图B所示的剪刀符合要求。故选B。6．A【解析】力臂是指从支点到力的作用线的距离，由图可知，动力F的作用线沿BA方向，则动力F的力臂是线段OA。故选A。7．C【解析】力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离。由图可知，OM与动力FM的作用线是垂直的，故OM为力臂。故选C。8．B【解析】A、由甲可知，杠杆左端下沉，则需要将平衡螺母向右调节，才能使杠杆在水平位置平衡，故A错误；B、若在A点用弹簧测力计拉杠杆使杠杆平衡，由于没有明确力的方向，动力臂可能小于阻力臂，则此时杠杆可能是费力杠杆，故B正确；C、左侧力与力臂的乘积3G×4L=12GL；在D点挂3个相同钩码，右侧力与力臂的乘积3G×3L=9GL，左右两侧力与力臂的乘积不相等，故杠杆不平衡，故C错误；D、为了保持杠杆在水平位置平衡，在D点施加力的方向由①位置到②位置的过程中，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知，动力变大，故D错误。故选B。9．B等臂【解析】当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点；由于AB=BC，故动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆。学科*网10．省力25【解析】抬起拉杆的力F为动力，物品的重力为阻力，支点在下面，故动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆；由杠杆的平衡条件：F动×L动=F阻×L阻，可求得。11．60靠近12．20【解析】由题意可知，图中O为支点，A为动力作用点，OA就是最大的动力臂，过A点作OA的垂线，方向向下，如图所示，作出动力F。根据杠杆平衡条件F·OA=G·OB可得：。力的方向如下图所示：13．【解析】力臂越长越省力，最长的力臂即支点O与作用点A的连线，然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用力即可。如图所示：14．C【解析】由图可知，力的作用线为F，而OC与力F作用线垂直，此时支点O到垂足之间的距离OC为力F的力臂。故选C。15．B【解析】由题知，OB=OA+AB=80cm+20cm=100cm，∵杠杆处于水平平衡，∴F×OA=G×OB，∴。故选B。16．D【解析】由于动力F始终与杠杆垂直，则动力F的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变；在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂从零逐渐增大；当L2<L1时，杠杆是省力杠杆；当L2>L1时，杠杆为费力杠杆，因此杠杆先是省力的，后是费力的。故选D。17．（2）6（3）右18．（1）静止状态便于测量力臂（2）C（3）1.8变大【解析】（1）杠杆处于平衡状态，是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂；（2）实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡是杠杆的左侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的。这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选C；（3）图中所示的弹簧测力计的分度值是0.2N，故示数为1.8N；弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡时，动力臂变小，阻力、阻力臂不变，根据杠杆平衡条件得，动力变大，弹簧测力计示数变大。19．A【解析】筷子在正常使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误、B正确；C．用筷子夹起食物，食物有向下滑动的趋势，则筷子对它有摩擦力的作用，说明筷子和食物间有摩擦力，故C正确；D．用筷子夹起食物，使食物由静止变为运动，说明筷子可以改变物体的运动状态，故D正确。故选A。20．A【解