《2020年基于核心素养下的34个中考物理特色专题专题19杠杆问题含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年基于核心素养下的34个中考物理特色专题专题19杠杆问题含解析（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题19 杠杆问题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：杠杆可直可曲,形状任意。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。OF1l1l2F2支点：杠杆绕着转动的点。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。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动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。3.画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签
2、 找支点O； 画力的作用线（虚线）； 画力臂（虚线,过支点垂直力的作用线作垂线）； 标力臂（大括号）。4.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。（1）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（2）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
3、等。）（3）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在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。5. 杠杆的平衡条件应用：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【例题1】图所示的简单机械中,属于费力杠杆的是（） A道钉撬 B火钳 C钢丝钳 D天平【答案】B 【解析】道钉撬是省
4、力杠杆；火钳是费力杠杆；钢丝钳是省力杠杆；天平是等臂杠杆。【例题2】如图所示,杠杆的N端挂一重物,在M点施加一个最小的动力使杠杆平衡试画出这个最小的动力F1、动力臂L1和杠杆受到的阻力F2. 【答案】如如所示。【解析】力臂是指从支点向力的作用线作垂线,垂线段即为力臂根据公式F1L1=F2L2可以知道,力和力臂成反比,要想力最小,必须力臂最长,即作用在M点时力F1最小,力的方向向右下方由图可知,O为支点,重物G对杠杆的拉力为阻力,方向竖直向下,由支点向阻力作用线引垂线即为阻力臂；OM为动力臂时,动力臂最长,力最小,过M点作出最小动力,方向向右下方。【例题3】探究杠杆的平衡条件 (1)杠杆两端的螺
5、母作用是_ _(2)小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是_ _实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m10.50.21.00.121.00.151.50.133.00.12.00.15(3)小明又用图乙装置进行实验,请在图中画出拉F的力臂,弹簧测力计的读数应是_ (一个钩码重0.5 N)(4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡她用刻度尺测出l1和l2,则2l1_ _(填“”“”或“”)3l2.【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出L1和L
6、2(如图丁所示),则游码的质量为_ _g.【答案】(1)调节杠杆在水平位置平衡(2)F1l1F2l2(3) F的力臂如图所示,2N。(4)【拓展】.【解析】（1）杠杆两端螺母作用是调节杠杆平衡。（2）杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,用公式表示为F1l1F2l2（3）支点到力作用线的距离就是该力的力臂。从支点O做力F作用线的垂线也就是O点到力F作用线的距离l。设杠杆每相邻小刻度之间的距离为x,则力F的力臂L=3x, 阻力大小为3G,其力臂为4x。则F3x =3G4x,这里G=0.5NF=4G=2N （4）设丙图中一个硬币重力为G,则2G（l1+r）=3G（l2+r）2l1+2r
7、=3l2+3r,2l1=3l2+r 则2l13l2【拓展】设天平左右托盘的质量分别为M,N,游码质量为m, 以天平的刀口为杠杆的支点,当游码在标尺0刻度处时,天平平衡,这时有MgL2/2+ mgL1/2= NgL2/2；当游码位于标尺左右端最大值5克时,由杠杆的平衡条件得（M+5）gL2/2=mgL1/2+NgL2/2；将上面两等式相减有5L2=2mL1所以m=5L2/2L1【例题4】如图,AB为轻质杠杆,O为悬点,放在水平面上的物体M用细线悬挂在杠杆A端已知OA：OB=1：2,M的密度为3103kg/m3,体积为8103m3物体的重力为_N.当B端悬挂一个质量为10kg重物时,杠杆水平平衡,
8、则物体M对水平面的压力为N（g取10N/kg）【答案】200N。40N。【解析】设杠杆A端受到向下的拉力为F,则FOA=GOB OA：OB=1：2,OB=2OAFOA=G2OAF=2G=2mg=210kg10N/kg=200N 对于放在水平面上的物体M,受到重力GM=Vg=3103kg/m38103m310N/kg=240N 地面对物体的支持力用N表示,则GM=N+ FN= GM- F=240N-200N=40N一、选择题1.如图所示的杠杆,动力F的力臂是( )AOD BOF COA DOC 【答案】D 【解析】力臂的定义：支点到力的作用线的垂直距离。与动力对应的力臂叫动力臂,与阻力对应的力臂
9、叫阻力臂。题目要求动力F的力臂,则从支点向动力F的作用线作垂线即OC,故选D。2.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【答案】A【解析】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
10、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。3在如图所示的四种用具中,正常使用时属于费力杠杆的是（） A修树剪子 B核桃夹子C取碗夹子 D羊角锤子【答案】C 【解析】杠杆有三个种类即省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。省力杠杆特点是动力臂大于阻力臂；费力杠杆特点是动力臂小于阻力臂；等臂杠杆特点是动力臂等于阻力臂。根据这个特点可知属于费力杠杆的是C 4如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆OBA可绕O点转动,重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力图中能够正确表示动力臂的是( )Al1 Bl2 Cl3 Dl4【答案】B【解析】
11、加在杠杆B点的绳子对杠杆的拉力为动力,O点到这个力的作用线的距离为力臂l2 5.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图下列说法中正确的是( )A刀刃很薄,可以增大压力； B铡刀实质上是一种费力杠杆C甘蔗放在a点比b点更易被切断 D手沿F1方向用力比沿F2方向更省力【答案】C 【解析】A刀刃很薄,说明受力面积小,可以增大压强；B用铡刀切割物体,手用力的力臂大于阻力的力臂,实质上是一种省力杠杆；C甘蔗放在a点比b点更易被切断；D手沿F1方向用力比沿F2方向更费力。6已知铁=7.9103kg/m3,铝=2.7103kg/m3,如图所示,A端挂的实心铁块,B端挂的实心铝块,两金属块均浸没在水中,等臂杠杆平衡,
12、若将两个盛水杯撤去,则（）AA端向下,B端向上 BA端向上,B端向下C. A端向下,B端向下 D. A端向上,B端向上【答案】B 【解析】两个盛水杯不撤去,等臂杠杆平衡。设A端受到向下的拉力为FA、B端受到向下的拉力为FB根据杠杆平衡条件有FA OA=FB OB由于OA=OB,所以FA =FB 根据浮力公式得到FA =G铁-水gV铁=铁gV铁-水gV铁=（铁-水）gV铁FB = G铝-水gV铝=G铝-水gV铝=（铝-水）gV铝V铁/V铝=（铝-水）/（铁-水）=（2.7103-水）/（7.9103-水）所以V铁V铝若将两个盛水杯撤去,设A端受到向下的拉力为FAA、B端受到向下的拉力为FBBFA
13、A=铁V铁g=7.9103V铁gFBB=铝V铝g=2.7103V铝gFAA/ FBB=7.9103V铁g/2.7103V铝g=(7.9103/2.7103) （2.7103-水）/（7.9103-水）=(7.9/2.7) (1.7/6.9)=1343/18631所以FAAFBB所以A端向上,B端向下。二、作图题7.如图所示,轻质杠杆OA能绕O点转动,请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)【答案】如图所示。【解析】要使加在A端的力最小,那么力的力臂应该最大。O为支点,只有当力的作用线与OA垂直时得到的力最小,这时OA为力臂。8.如图所示,画出使杠杆AB在如图位置静止时所用最小力F的作用点和方向【答案】如图所示。【解析】加在杠杆上的外力F,可以在支点的左端,也可在右端。但题中要求所用最小力F的作用点和方向所以力F的力臂就得最大。分析后看出只有加在B点,支点右端,并且与杠杆OB垂直向上才是符合题意的。9.如图甲所示,钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合,图乙是其中的一个杠杆用钢丝钳剪铁丝时,将铁丝放在A处还是B处更省力呢？请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力F2的示意图和动力F1的力臂【答案】A。如图所示。【解析】用钢丝钳剪铁丝时,铁丝放在A处时的阻力臂小于放在B处时的阻力臂。阻力一定,阻力乘以阻力臂小。
