第19課簡(jiǎn)單機(jī)械杠桿

第19課簡(jiǎn)單機(jī)械杠桿學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解杠桿的五要素和分類掌握杠桿的受力分析與計(jì)算分清杠桿的五要素掌握杠桿平衡原理復(fù)雜杠桿的受力分析002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)觀察下列裝置分析其作用撬棒撬重物剪刀剪樹釣魚竿汽車方向盤003知識(shí)梳理：在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。：(1)支點(diǎn):杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)。(用0表示)(2)動(dòng)力:使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。(用F1表示)(3)阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。(用F2表示)(4)動(dòng)力臂:從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。(用L1表示)(5)阻力臂:從支點(diǎn)到阻力作用線的距離。(用L2表示)1.杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。2.實(shí)驗(yàn)前：應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是：可以方便的從杠桿上量出力臂。3.結(jié)論：杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。寫成公式F1l1=F2l2也可寫成：F1/F2=l2/l14.解決杠桿平衡時(shí)動(dòng)力最小問(wèn)題：此類問(wèn)題中阻力×阻力臂為一定值，要使動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最大，要使動(dòng)力臂最大需要做到①在杠桿上找一點(diǎn)，使這點(diǎn)到支點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)②動(dòng)力方向應(yīng)該是過(guò)該點(diǎn)且和該連線垂直的方向。2.杠桿兩個(gè)力的關(guān)系：力在支點(diǎn)同側(cè)：力指向杠桿兩側(cè)（2）力在支點(diǎn)兩側(cè)：力指向杠桿同側(cè)3.有質(zhì)杠桿：杠桿自身的質(zhì)量作為阻力影響，受力分析時(shí)以一端為支點(diǎn)，分析另一端的力。8.多力臂：對(duì)于同一個(gè)杠桿，有著多個(gè)力共同作用得到一個(gè)平衡的效果，或原已平衡的杠桿動(dòng)態(tài)分析00401強(qiáng)化訓(xùn)練一、選擇題1．如圖是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。為了切斷甘蔗，下列最省力的是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F42．如圖所示，一根粗細(xì)和質(zhì)量分布都均勻的硬棒置于支點(diǎn)O上，左端用細(xì)繩固定在物體A上，一個(gè)重為G的小球從O點(diǎn)開始向右滾動(dòng)（物體A始終未離開地面），小球滾動(dòng)過(guò)程中物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)p與小球到O點(diǎn)之間的距離s之間的關(guān)系圖像為（）A．

B．

C．

D．

3．如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，某同學(xué)在杠桿的左端掛一重為G的物塊，在A端施加一個(gè)始終豎直向下的動(dòng)力F，將重物慢慢提升到一定高度，使杠桿處于圖示的位置靜止。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．此時(shí)杠桿是平衡的 B．此時(shí)該杠桿是省力杠桿C．此時(shí)數(shù)值關(guān)系 D．要使A端的力最小，則F的方向應(yīng)垂直O(jiān)A向下4．小金在做“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先后出現(xiàn)杠桿右端下降的現(xiàn)象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（）A．圖甲中左平衡螺母向左調(diào)：圖乙中右側(cè)平衡螺母向左調(diào)B．圖甲中左平衡螺母向右調(diào)；圖乙中右側(cè)平衡螺母向左調(diào)C．圖甲中右平衡螺母向左調(diào)；圖乙中右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)D．圖甲中右平衡螺母向右調(diào)：圖乙中右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)5．如圖所示的杠桿提升重物G，杠桿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在OB達(dá)到水平位置之前的過(guò)程中，若力F的方向始終保持與OA垂直，則力的大小將（）A．逐漸變小 B．逐漸變大 C．不變 D．無(wú)法確定6．為使杠桿保持水平位置平衡（如圖），需在A點(diǎn)施加一個(gè)力。圖中不能使杠桿平衡的力是（）A．F1和F2 B．F1和F4 C．F2和F3 D．F3和F47．人踮腳時(shí)腳掌可以看作一個(gè)杠桿，下列能正確表示踮腳時(shí)該杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力的示意圖是（）A．B．C．D．8．下列屬于省力杠桿的是（）A．劃船時(shí)的船槳B．剪鐵皮的剪刀C．食品夾 D．舉起啞鈴的前臂9．如圖所示筷子盒。在A處施加向下的力時(shí)，筷子會(huì)從出口滾出。忽略筷子的壓力，以下能正確表示按下A處時(shí)杠桿示意圖的是（）

A．B．C．D．10．如圖所示，圓弧形軌道CD固定，水平杠桿OA的A端恰在圓的圓心處，小圓環(huán)E套在軌道上通過(guò)細(xì)線與水平桿OA端相連，一重物G懸掛在杠桿上的B點(diǎn)。在E環(huán)從C點(diǎn)沿軌道順時(shí)針轉(zhuǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)線對(duì)A端的拉力F的變化情況，以下說(shuō)法正確的是（）

A．保持不變B．先變小再變大C．一直變小D．先變大再變小11．如圖所示，是我國(guó)古代《墨經(jīng)》最早記述了秤的杠桿原理（如圖所示），此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)，有關(guān)它的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．“標(biāo)”“本”表示力臂，“權(quán)”“重”表示力B．“權(quán)”“重”增加相同的質(zhì)量，A端會(huì)上揚(yáng)C．增大“重”時(shí)，應(yīng)把“權(quán)”向A端適當(dāng)移動(dòng)D．若將提紐O向B端移動(dòng)一些，桿秤測(cè)量范圍變大12．如圖所示是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結(jié)構(gòu)示意圖。拉繩的一端固定在手把上，另一端穿過(guò)空心管桿與兩夾爪的一端相連，當(dāng)用力捏手把時(shí)，夾爪在拉繩的作用下可夾持物體，同時(shí)彈簧被壓縮；當(dāng)松開手把時(shí)，夾爪在彈簧的作用下恢復(fù)原狀。在使用過(guò)程中，手把和夾爪分別是（）A．省力杠桿，費(fèi)力杠桿 B．費(fèi)力杠桿，省力杠桿C．省力杠桿，省力杠桿 D．費(fèi)力杠桿，費(fèi)力杠桿13．如圖甲所示的水龍頭，徒手很難擰開。用圖乙所示的“鑰匙”，安裝并旋轉(zhuǎn)“鑰匙”就能正常出水（如圖丙所示）。下列有關(guān)這把“鑰匙”在使用過(guò)程中的分析，正確的是（）A．減小阻力B．減小阻力臂C．增大動(dòng)力 D．增大動(dòng)力臂二、填空題14．如圖所示，推走獨(dú)輪車之前，先將其撐腳抬離地面。慢慢抬起的過(guò)程中，獨(dú)輪車屬于（選填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿。已知車廂和磚頭的總重力G=800N，則圖中人手豎直向上的力為N。若施加在車把手向上的力始終與把手垂直，則慢慢抬起的過(guò)程中這個(gè)力的大?。ㄟx填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“始終不變”）。15．如圖甲所示，長(zhǎng)木板重10N，長(zhǎng)木板底面積為100cm2，現(xiàn)將其底面積50cm2與水平桌面接觸，木板靜止時(shí)對(duì)桌面的壓強(qiáng)為Pa；在水平外力作用下推動(dòng)木板緩慢向左運(yùn)動(dòng)，直至木板全部移到桌面上，在這個(gè)過(guò)程中，木板所受摩擦力的大?。ㄟx填“變大”“變小”或“不變”）。小明做了圖乙的探索，長(zhǎng)木板長(zhǎng)度為L(zhǎng)L長(zhǎng)度伸出桌子邊緣，用豎直向下的力F0壓長(zhǎng)木板的一端，當(dāng)F0=時(shí)，長(zhǎng)木板剛好會(huì)被翹起。16．杭溫鐵路建成通車后，仙居到杭州不到1小時(shí)，目前正在建造中。在建造過(guò)程中需要使用大型起重機(jī)“龍門吊”。它主要由主梁和支架構(gòu)成，可以提升與平移重物，其示意圖如圖所示：（1）“龍門吊”將千克的重物先從地面提升到8米，再向左平移6米到工作臺(tái)，在這整個(gè)過(guò)程中“龍門吊”對(duì)重物做功的大小是焦。（2）已知重物的重力為G，主梁總長(zhǎng)為L(zhǎng)，不考慮主梁自身重力。重物由主梁右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)的距離為s時(shí)，以主梁左端點(diǎn)為支點(diǎn)，右支架對(duì)主梁的支持力F的表達(dá)式（用所給字母表示）。17．我國(guó)古代記錄傳統(tǒng)手工技術(shù)的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的春，“橫木穿插硬頭，嘴為鐵，足踏其末而舂之”，如圖甲所示。圖乙為腳向下施加力F1踩舂時(shí)在某一位置的示意圖。（1）若碓頭質(zhì)量為10千克，在圖示位置保持平衡時(shí)，l1=40厘米，l2=1.2米，不計(jì)橫木的重力和摩擦，則腳向下施加的力F1=；（2）如果想省力些，可將腳踩點(diǎn)適當(dāng)（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）O點(diǎn)。三、探究題18．如圖所示，將長(zhǎng)為1.2米的輕質(zhì)木棒（重力忽略不計(jì)）平放在水平方形臺(tái)面上，左右兩端點(diǎn)分別為A、B，它們距臺(tái)面邊緣處的距離均為0.3米。在A端掛一個(gè)重為30牛的物體，在B端掛一個(gè)重為G的物體。（1）若G＝30牛，臺(tái)面收到木棒的壓力為多少？（2）若要使木棒右端下沉，B端掛的物體至少要大于多少？（3）若B端掛物體后，木棒仍在水平臺(tái)面上保持靜止，則G的取值范圍為多少？19．某實(shí)踐小組在老師的指導(dǎo)下，動(dòng)手制作量程為20g，最小刻度為1g的桿秤（如圖）?！局谱鞑襟E】①做秤桿：選取一根粗細(xì)均勻的木棒，在木棒左端選擇兩點(diǎn)依次標(biāo)上“A”、“B”；②掛秤盤：取一個(gè)小紙杯，剪去上部四分之三，系上細(xì)繩，固定在秤桿的“A”處；③系秤紐：在秤桿的“B”處系上繩子；④標(biāo)零線：將5g的砝碼系上細(xì)繩制成秤砣，掛到秤紐的右邊，手提秤紐，移動(dòng)秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標(biāo)上“0”；⑤定刻度?！窘涣髟u(píng)價(jià)】（1）步驟④在該位置標(biāo)零線的目的是；（2）已知秤桿的刻度是均勻的，這種均勻的刻度是如何標(biāo)定的呢？請(qǐng)你簡(jiǎn)要描述秤桿刻度標(biāo)定的方案；（3）使用一段時(shí)間后，若秤砣磨損，則測(cè)量結(jié)果會(huì)（選填“偏小”或“不變”或“偏大”）。四、簡(jiǎn)答題20．為了防止門被風(fēng)吹動(dòng)，常在門背后和墻上安裝如圖甲所示的“門吸”。圖乙是簡(jiǎn)化后的模型。門可以繞軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，門寬為1.2米?！伴T吸”與O位置關(guān)系、“門吸”引力大小和方向如圖乙所示。（摩擦力忽略不計(jì)）（1）關(guān)門時(shí)可將門看成一個(gè)杠桿，以下杠桿類型與之相同的是；①行李車②晾衣竹竿③做俯臥撐④彎腰取物（2）關(guān)門所需的最小力F是牛。參考答案1．B【解析】為了能切斷甘蔗，動(dòng)力的方向需向下，阻力和阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小，要使最省力，動(dòng)力臂最大，由動(dòng)力臂的定義可知F2的力臂最大，所以手沿F2方向最省力，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。2．B【解析】由杠桿平衡條件可得FA×OA=G×s由于OA和G不變，所以FA與s成正比，則物體A對(duì)地面的壓力隨s增大而減小，且比值不變；由于物體A與地面的接觸面積不變，所以物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)p隨s增大而減小，且比值不變，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。3．C【解析】A．杠桿處于圖示的位置靜止，此時(shí)杠桿是平衡的，故A正確，不符合題意；B．如下圖所示，此時(shí)該杠桿的動(dòng)力臂l1大于阻力臂l2，故此時(shí)是省力杠桿故B正確，不符合題意；C．此時(shí)杠桿平衡，由杠桿平衡條件得G×l2=F×l1，由兩個(gè)直角三角形相似得所以此時(shí)G×OB=F×OA故C錯(cuò)誤，符合題意；D．要使A端的力最小，需要?jiǎng)恿Ρ圩铋L(zhǎng)，即動(dòng)力臂為OA時(shí)，動(dòng)力最小，則F的方向應(yīng)垂直O(jiān)A向下，故D正確，不符合題意。故選C。4．C【解析】由圖甲可知，是在探究之前，杠桿右端下降，因此應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，由圖乙可知，是在探究過(guò)程中，杠桿右端下降，應(yīng)將鉤碼向左移動(dòng)，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。5．B【解析】根據(jù)杠桿平衡條件分析，將杠桿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在OB達(dá)到水平位置之前的過(guò)程中，動(dòng)力臂不變，阻力不變，阻力臂變大，所以動(dòng)力變大，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。6．D【解析】F1和F2使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與重物與杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，可以使杠桿平衡；F3的力臂為零，不能使杠桿平衡；F4使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與重物與杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，不能使杠桿平衡，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。7．A【解析】人踮腳時(shí)，腳尖與地面接觸的位置可以看作杠桿的支點(diǎn)，作用在腳掌中心處向下的重力相當(dāng)于阻力，作用在腳跟處肌肉施加的向上的力為動(dòng)力，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。8．B【解析】A．劃船時(shí)，船槳和船身的連接處為支點(diǎn)，水對(duì)船槳的阻力作用在槳頭上，動(dòng)力作用在手上，此時(shí)動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿，故A不符合題意；B．剪鐵皮的剪刀，中間的轉(zhuǎn)軸為支點(diǎn)，阻力作用在刀口上，動(dòng)力作用在手柄上，此時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故B符合題意；C．使用食品夾時(shí)，兩個(gè)夾片的連接處為支點(diǎn)，阻力作用在夾片頂端，動(dòng)力作用在手柄中間，此時(shí)動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿，故C不符合題意；D．舉起啞鈴時(shí)，肘部為支點(diǎn)，阻力作用在手掌上，動(dòng)力作用在肱二頭肌上，此時(shí)動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿，故D不符合題意。故選B。9．A【解析】根據(jù)圖片可知，O處為支點(diǎn)，當(dāng)用力向下按A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)的壓力F1向下，而彈簧施加的阻力F2方向向上，因此松手后，裝置向上運(yùn)動(dòng)，從而阻擋筷子繼續(xù)滾出，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。10．B【解析】根據(jù)圖片可知，在E環(huán)從C點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，當(dāng)EA與杠桿AO垂直時(shí)，動(dòng)力臂最長(zhǎng)，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，此時(shí)動(dòng)力最小，因此拉力F的變化情況為先變小后變大，故B正確，而A、C、D錯(cuò)誤。故選B。11．B【解析】A．力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，“權(quán)”相當(dāng)于現(xiàn)在的砝碼，即動(dòng)力，把秤的支點(diǎn)到權(quán)的距離稱之為“標(biāo)”，在物理中，我們把它稱之為動(dòng)力臂；重就是重物，相當(dāng)于杠桿的阻力，把秤的支點(diǎn)到重的距離稱之為“本”，在物理中，我們把它稱之為阻力臂；則“標(biāo)”、“本”表示為力臂，“權(quán)”、“重”表示為力，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)杠桿平衡條件得到G權(quán)l(xiāng)標(biāo)=G重l本“權(quán)”“重”增加相同的質(zhì)量，杠桿左端(G權(quán)+G)l標(biāo)=G權(quán)l(xiāng)標(biāo)+Gl標(biāo)杠桿右端(G重+G)l本=G重l本+Gl本因?yàn)閘標(biāo)＞l本所以Gl標(biāo)＞Gl本杠桿左端力和力臂的乘積較大，A端會(huì)下降，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．增大“重”時(shí)，由于“權(quán)”和“本”不變，根據(jù)杠桿平衡原理?xiàng)l件可知：應(yīng)把“標(biāo)”變大，即把“權(quán)”向A端移，故C正確，不符合題意；D．若將提紐O向B端移動(dòng)一些，支點(diǎn)向右移動(dòng)一些，力臂OB減小，根據(jù)杠桿平衡條件重物的重力要增大，測(cè)量范圍增大，故D正確，不符合題意。故選B。12．A【解析】手把和夾爪的杠桿示意圖如下：在使用手把時(shí)（左圖），作用在手把處的力F是動(dòng)力，拉繩對(duì)手把處的拉力是阻力F1；由圖可以看出：動(dòng)力臂要大于阻力臂，因此是手把處是省力杠桿。在使用夾爪時(shí)（右圖），拉繩的拉力F1是動(dòng)力，夾爪處受到的阻力F2是阻力；由圖可以看出：動(dòng)力臂要小于阻力臂，因此夾爪處是費(fèi)力杠桿。故選A。13．D【解析】分析可知，安裝并旋轉(zhuǎn)鑰匙后，阻力臂不變，阻力不變，但動(dòng)力臂變大，由杠桿平衡的條件F1L1=F2L2可知，動(dòng)力變小，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。14．省力160逐漸減小【解析】[1]獨(dú)輪車在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿。[2]由圖可知，阻力臂動(dòng)力臂阻力F2＝G＝800N由杠桿平衡條件得[3]向上施加在車把手上的力始終與把手垂直，則動(dòng)力臂大小不變，而阻力G不變，阻力臂變小，由杠桿平衡條件可得，動(dòng)力將變小，故慢慢抬起的過(guò)程中這個(gè)力的大小逐漸減小。15．2×103/2000不變15【解析】[1]木板靜止時(shí)對(duì)桌面的壓力F=G=10N木板靜止時(shí)對(duì)桌面的壓強(qiáng)[2]在水平外力作用下推動(dòng)木板緩慢向左運(yùn)動(dòng)，直至木板全部移到桌面，在這個(gè)過(guò)程中，木板對(duì)桌面的壓力不變，木板和桌面的接觸面的粗糙程度不變，則受到的摩擦力不變。[3]長(zhǎng)木板剛好會(huì)被翹起，此時(shí)杠桿的支點(diǎn)是桌子邊緣，根據(jù)杠桿的平衡條件可知F0L=GLL)即F0LLL)解得F0=15N16．【解析】（1）[1]重物的重力G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N整個(gè)過(guò)程中“龍門吊”對(duì)重物做功W=Gh=5×104N×8m=4×105J（2）[2]重物由主梁右端緩慢移到左端的過(guò)程中，以左側(cè)的支柱為支點(diǎn)，右支架對(duì)主梁的支持力F為動(dòng)力，重物對(duì)杠桿的拉力為重力，大小等于物體的重力G，動(dòng)力臂為整個(gè)主梁的長(zhǎng)度，設(shè)為L(zhǎng)，阻力臂為L(zhǎng)s根據(jù)杠桿平衡條件FL=G（Ls）得支持力F=17．300N遠(yuǎn)離【解析】（1）[1]根據(jù)杠桿的平衡條件得到Fl11=F2l2Fl11=mgl2（2）[2]如果想省力些，動(dòng)力減小，阻力和阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知增大動(dòng)力臂，可以減小動(dòng)力，可將腳踩點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)離O點(diǎn)。18．（1）60N；（2）90N；（3）10N≤GB≤90N【解析】解：（1）豎直向下的拉力和臺(tái)面豎直向上的支持力，即F支持=F拉力=2G=2×30N=60N因?yàn)槟景鍖?duì)臺(tái)面的壓力和臺(tái)面對(duì)木棒的支持力是一道相互作用力，大小相等，即F壓力=F支持=60N（2）此時(shí)L左L右根據(jù)杠桿的平衡條件知道GA×L左=GB×L右B端掛的物體的重力（3）若以右邊緣為支點(diǎn)，右邊力臂最小，力最大為90N；若以左邊緣為支點(diǎn)，右邊力