第12講 杠桿（原卷版）

第12講杠桿[知識目錄]模塊一：杠桿的概念 1模塊二：杠桿作圖畫力臂 4模塊三：杠桿的平衡條件 5模塊四：杠桿的分類 8【鞏固訓(xùn)練】 10[知識掌握]模塊一：杠桿的概念1.在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做。2.杠桿的五要素：（1）使杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點叫；（2）作用在杠桿上使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫；（3）作用在杠桿上阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫；（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫；（5）從支點到阻力作用線的垂直距離叫。（2023春?柯橋區(qū)期中）如圖所示筷子盒在A處施加向下的力時，筷子會從出口滾出。忽略筷子的壓力，以下能正確表示按下A處時杠桿示意圖的是（）A． B． C． D．（2022秋?江干區(qū)校級期中）2020年7月溫州楠溪江上驚現(xiàn)獨特的“水上輕功”獨竹漂，前進(jìn)時，該男子的右手（B點）撐住劃竿某處，左手（A點）用力揮動劃竿。下列說法正確的是（）A．劃竿使用時A點為支點 B．劃竿使用時是一個費力杠桿 C．將A點盡量地靠近水面，可以增大阻力臂 D．將A點盡量地靠近水面，可以增大動力（2022秋?東陽市期中）如圖是辦公用品燕尾夾，MON可以看成一個杠桿。用力按壓N點，即可打開燕尾夾，此杠桿的示意圖表示合理的是（）A． B． C． D．（2020春?樂清市期中）如圖所示，用撬棒撬石頭，手握在撬棒的末端跟撬棒垂直用力比豎直向下用力要省力些；這說明力的作用效果與下列哪個因素有關(guān)（）A．力的大小 B．力的方向 C．力的作用點 D．施力物體模塊二：杠桿作圖畫力臂1.動力和阻力可以在支點的，也可以在支點的。2.力臂在杠桿上。3.當(dāng)力的作用點在支點時，力臂。（2021秋?海曙區(qū)期中）如圖所示，杠桿AO在力F1、F2的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，L2是力F2的力臂，請在圖中畫出力F1的力臂L1和力F2的示意圖。（2020秋?義烏市校級期中）用力F1把門推開，彈性繩會被拉長，如圖，門處于靜止?fàn)顟B(tài)。（1）畫出彈性繩對門的拉力F2的示意圖。（2）O為支點，畫出F1的力臂。（3）根據(jù)杠桿的平衡條件可知F1F2（選填“＞”“＝”“＜”）。（2020春?鄞州區(qū)期末）請在圖中畫出拉力F的力臂L。模塊三：杠桿的平衡條件1.研究杠桿的平衡條件：（1）杠桿平衡是指杠桿處于的狀態(tài)；（2）實驗前，應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上兩處力臂；（3）結(jié)論:杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是F1·L1=F2·L2。2.在研究杠桿的平衡條件時，需要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，其目的是便于直接從杠桿上讀出力臂的大小。探究杠桿的平衡條件的實驗，一般需測多組不同的數(shù)據(jù)，其目的是、。（2022秋?余姚市校級期末）如圖，杠桿處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，桿重不計，則下列關(guān)系式中一定正確的是（）?A．FA?OA＝FB?OB B．FA?OA＜FB?OB C．FAFB=OAOB （2022秋?余姚市校級期末）一均勻木板長15米，重400牛，對稱地擱在相距為8米的A、B兩個支架上，一體重為500牛的人從A點出發(fā)向右走去，如圖，在板剛翹起之前，她走了米。（2022秋?鹿城區(qū)期末）為了做好疫情防控，如圖是志愿者拉著音箱走在水平路面上進(jìn)行宣傳，他拉著音箱勻速前進(jìn)并保持傾角不變。假如這一過程中音箱受到的重力G如圖乙所示。（1）圖乙中施加的力F1、F2，使杠桿平衡，其中較小的力是。（2）小明對音箱受力分析后，該志愿者圖乙中施加的拉力F1不可能使音箱勻速前進(jìn)，他判斷的理由是。（2022秋?長興縣期末）如圖為小柯制作的“杠桿力臂演示儀”，杠桿AOB可繞O點（螺母）轉(zhuǎn)動，OA＝0.2m，OB＝0.1m，G1＝2N，杠桿自身重力和摩擦不計，固定裝置未畫出。（1）當(dāng)杠桿處于甲圖所示水平位置平衡時，G2的重力為N。（2）松開螺母保持OA不動，使OB向下折一個角度后，再擰緊螺母形成一根可繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿AOB′（B′點對應(yīng)B點），保持G1位置不變，要使杠桿在圖乙位置保持平衡，則G2應(yīng)該移動到。A．B′點處B．①點處C．②點處D．③點處（2022秋?杭州期末）俯臥撐是一項常見的健身項目，采用不同的方式做俯臥撐，健身效果通常不同。圖1甲所示的是小京在水平地面上做俯臥撐保持靜止時的情境，他的身體與地面平行，可抽象成如圖1乙所示的杠桿模型，地面對腳的力作用在O點，對手的力作用在B點，小京的重心在A點。已知小京的體重為750N，OA長為1m，OB長為1.5m。（1）圖乙中，地面對手的力F1與身體垂直，求F1的大小。（2）圖2所示的是小京手扶欄桿做俯臥撐保持靜止時的情境，此時他的身體姿態(tài)與圖甲相同，只是身體與水平地面成一定角度，欄桿對手的力F2與他的身體垂直，且仍作用在B點。分析并說明F2與F1的大小關(guān)系。模塊四：杠桿的分類1.杠桿分類名稱力臂關(guān)系力的關(guān)系特點應(yīng)用舉例省力杠桿.F1＜F2.撬棒、鍘刀、起子等費力杠桿L1＜L2。費力但省距離釣魚竿、鑷子等等臂杠桿L1＝L2F1＝F2..2.人體中有很多的杠桿，例如：（1）抬頭時，可以在頸部找到杠桿，這個杠桿幾乎是個等臂杠桿。杠桿的支點在脊柱之頂，支點后的肌肉收縮提供動力，頭顱的重量是；（2）手臂拿物體時，肘關(guān)節(jié)是支點，肱二頭肌肉所用的力是動力，手拿的重物的重力是阻力顯然我們的前臂是一種。雖然費力，但是可以省距離（少移動距離），提高工作效率；（3）走路時的腳，腳掌前部是支點，人體的重力就是，腿肚肌肉產(chǎn)生的拉力就是。這種杠桿可以克服較大的體重。（2022秋?余姚市校級期末）如圖所示，一直桿可繞O點轉(zhuǎn)動，杠桿下端掛一重物，為了提高重物，用一個始終跟杠桿垂直的力使杠桿由豎直位置慢慢轉(zhuǎn)到水平位置，在這個過程中直桿（）A．始終是省力杠桿 B．始終是費力杠桿 C．先是省力的，后是費力的 D．先是費力的，后是省力的（2022秋?杭州期末）人的前臂相當(dāng)于一根杠桿，對于這根杠桿在提起重物的過程中，下列分析合理的是（）A．前臂杠桿的支點O在肘關(guān)節(jié)處 B．肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力 C．重物給前臂的力F2是動力 D．前臂是一根省力杠桿（2022秋?西湖區(qū)校級期末）如圖所示，輕質(zhì)杠桿O為支點，OA＞OB，若把A端重物對杠桿的拉力當(dāng)作阻力，現(xiàn)在B端施加一個動力使杠桿在圖中位置平衡，這個杠桿屬于（）A．省力杠桿 B．費力杠桿 C．等臂杠桿 D．以上都有可能（2022秋?金東區(qū)期末）室內(nèi)免打孔單杠是一種適合家用的鍛煉器械，小金常利用該單杠做俯臥撐、引體向上等鍛煉活動。已知小金同學(xué)的質(zhì)量為60千克，完成一次“引體向上”，雙臂拉力使身體上升的高度是0.5米。小金在1分鐘內(nèi)能完成5個“引體向上”。請回答下列問題：（1）如圖所示是小金利用該單杠在地面上做俯臥撐的情景，如果把人的軀干看成一個杠桿，這是一個杠桿；（2）小金完成一個“引體向上”，克服重力做的功；（3）小金1分鐘內(nèi)做5個“引體向上”時的功率。【鞏固訓(xùn)練】一．選擇題（共8小題）1．（2021秋?西湖區(qū)校級期中）如圖所示，一根質(zhì)地均勻的木桿可繞O點自由轉(zhuǎn)動，在木桿的右端施加一個始終垂直于桿的作用力F，使桿從OA位置勻速轉(zhuǎn)到OB位置的過程中，力F的大小將（）A．一直是變大的 B．一直是變小的 C．先變大，后變小 D．先變小，后變大2．（2022秋?下城區(qū)校級期中）如圖甲是廣州傳統(tǒng)美食“竹升面”的制作過程，其原理圖如圖乙，讓竹竿A端固定在繩扣中，人坐竹竿在竹竿C端上下跳動，帶動竹竿擠壓面團(tuán)增加韌性。你認(rèn)為此過面團(tuán)程中竹竿屬于哪類杠桿？人在施力F1、F2、F3、F4四個方向施力，請你分析哪個力是最小的？下列答案正確的是（）A．省力、F2 B．費力、F2 C．省力、F1 D．費力、F13．（2022秋?江干區(qū)校級期中）如圖所示，重力為G的均勻木棒豎直懸于O點。在其下端施一始終垂直于棒的拉力F，讓棒緩慢轉(zhuǎn)到圖中虛線所示位置，在轉(zhuǎn)動的過程中（）A．動力臂逐漸變大 B．阻力臂逐漸變大 C．動力F保持不變 D．動力F逐漸減小4．（2022秋?上城區(qū)校級期中）如圖所示，在均勻的直桿兩端分別放上A、B兩支大小相同、長度不等的蠟燭，這時直桿水平平衡。若蠟燭燃燒速度相同過一段時間后（蠟燭未燃完），杠桿將（）A．仍保持平衡 B．向左轉(zhuǎn)動 C．向右轉(zhuǎn)動 D．無法判斷5．（2022秋?西湖區(qū)校級期中）如圖所示，OB＝BA，在A點施加一個力，使輕質(zhì)杠桿OA在水平位置靜止，以下說法正確的是（）A．杠桿OA一定是一個省力杠桿 B．杠桿OA一定是一個費力杠桿 C．在A點施加的最小力為G2D．在A點施加的力不能大于G6．（2022秋?上城區(qū)校級期中）如圖是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖，下列有關(guān)說法正確的是（）A．甘蔗放在b點比a點更易被切斷 B．此杠桿受到的阻力是甘蔗對刀刃的壓力 C．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力 D．此杠桿的支點在手與刀柄接觸的位置7．（2023春?下城區(qū)校級期中）如圖為小柯在科技節(jié)中制作的“杠桿力臂演示儀”。如圖（杠桿自身質(zhì)量和摩擦忽略不計，固定裝置未畫出）O為支點，OA＝OD＝3OB＝0.6米，CD＝0.2米。在做背景的白紙上作有以O(shè)為圓心半徑為0.2米的圓。在A點掛5牛頓的重物G，使杠桿水平平衡，按圖示方向分別施加FB、FC、FD三個力，則下列說法正確的是（）A．FC的力臂長為0.4米 B．三個力大小FD＞FC＞FB C．作用在B點的力FB為15N D．力作用D點時杠桿為等臂杠桿8．（2022秋?拱墅區(qū)校級期中）如圖所示，用一個可以繞O點轉(zhuǎn)動的硬桿提升重物，若在提升重物的過程中動力F始終沿水平方向，則在如圖所示的過程中，動力F（硬桿重力忽略不計）（）A．由小變大 B．由大變小 C．先變大后變小 D．保持不變二．實驗探究題（共2小題）9．（2020秋?嵊州市期末）用如圖所示的裝置探究杠桿的機(jī)械效率與鉤碼懸掛點的關(guān)系，OC是一根均勻的杠桿，且OA＝AB＝BC，分別把鉤碼掛在A點和B點進(jìn)行實驗（不計摩擦），當(dāng)測力計作用在C點，且方向始終豎起向上拉時，收集的數(shù)據(jù)如表：鉤碼的懸掛點鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m測力計的示數(shù)F/NC點上升高度s/m機(jī)械效率ηA60.230.666.7%B60.250.3？（1）表格中鉤碼掛在B點時的機(jī)械效率η＝。（2）從實驗數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：杠桿的機(jī)械效率與鉤碼的懸掛點（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。（3）分析表格中數(shù)據(jù)，杠桿的自重為N。（4）若把彈簧測力計的作用點由C移到B位置，點O位置不變，仍將掛在A點的鉤碼提升0.2米，則杠桿的機(jī)械效率66.7%。（選填“大于”、“小于”或“等于”）。10．（2020秋?瑞安市校級期末）隨著智能手機(jī)的普及，低頭看手機(jī)的“低頭族”越來越多，那么，頸椎承受的壓力跟低頭的角度有什么關(guān)系？科研人員進(jìn)行了研究：制作頭部模型，如圖甲，頭部可繞支點O（頸椎）轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度通過固定在上面的量角器測量，將一個小球掛在模型內(nèi)，其重為5牛模擬頭部的重力，頭部后面綁一根繩子模擬肌肉，繩子上系一測力計，支點（頸椎）承受的壓力約為頭部重力與繩子拉力之和，實驗數(shù)據(jù)如下表：低頭角度/度繩子拉力/牛頸椎承受的壓力/牛00515510309144513.518.56017.522.5（1）分析表中數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是；（2）該頭部模型相當(dāng)于繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿，如圖乙，當(dāng)?shù)皖^角度增大時，頭部重心向左移動，拉力F的力臂變小，請分析拉力F變大的原因；（3）下列措施中，有利于保護(hù)頸椎的是A．不要長時間低頭看手機(jī)B．適當(dāng)抬高手機(jī)屏幕，減小低頭角度C．低頭看書久了應(yīng)適當(dāng)抬頭，以緩解頸椎承受的壓力。三．計算題（共2小題）11．（2022秋?濱江區(qū)期末）如圖所示，在住宅中通常用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)外機(jī)。如果A處固定的螺釘脫落，則支架會傾翻造成空調(diào)外機(jī)墜落事件。已知AB長40cm，AC長30cm，室外機(jī)的重力為450N，重力作用線正好經(jīng)過AB中點。（1）在圖中畫出三角支架A處所受的水平作用力F的示意圖及其力臂。（2）計算三角支架A處所受的水