1、第一节 科学探究:杠杆的平衡条件 测试时间:20 分钟 一、选择题 1.(2018 广西南宁中考)在探究“杠杆平衡条件”实验中,杠杆在拉力 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 位置的过程中,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 2.(2018 上海中考)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 3.(2017 山东济宁中考)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
2、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()A.l1 B.l2 C.l3 D.l4 4.(2017 山东济南章丘期末)如图所示,杠杆处于平衡状态且刻度均匀,各钩码质量相等,如 果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码,杠杆会()A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然平衡 D.无法判断 5.(2017 北京房山期中)如图所示,分别沿力 F1、F2、F3 的方向用力,使杠杆平衡,关于三个力 的大小,下列说法正确的是()A.F1 最小 B.F2 最小 C.F3 最小 D.三个力的大小相等 6.(2017 山西中考)下列工具属于省力杠杆的是()7.(2018 河南中考)下列工具中,
3、使用时属于费力杠杆的是()8.(2017 黑龙江大庆中考)下列四幅简单机械图中,属于费力杠杆的是()二、填空题 9.(2017 上海中考)如图所示的弹簧测力计的分度值为 牛,读数为 牛。在 “探究杠杆平衡的条件”实验中,需要测量的物理量是 、动力臂、阻力和阻力臂,为了能直接读出力臂的数值,应使杠杆在 位置保持平衡。10.(2017 山东济南天桥期末)小刚家厨房里有一把多功能剪刀,图中标注了该剪刀的相关用 途,做启瓶器使用时,它是一个 (选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆;用剪刀剪 较硬的物品时,将物品放在靠近转轴的地方,这是通过 ,达到更加省 力的目的。11.(2017 山东济南天桥期中)
4、有一粗细均匀的原木,重 600 N,微微抬起它的一端用力 N。12.(2017 浙江杭州中考)小金将长为 0.6 米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端 A 挂一个 40 牛的物体,肩上支点 O 离后端 A 为 0.2 米,他用手压住前端 B 使木棒保持水平平衡,如图所示。小金的质量为 50 千克,则此时手压木棒的力大小为 牛,肩对木棒的支持力 大小为 牛,人对地面的压力大小为 牛(g=10 牛/千克)。13.(2018 天津中考)利用图甲中的撬棒撬石块时,撬棒相当于 (选填“省力”或 “费力”)杠杆;利用图乙中的滑轮组匀速提升 900 N 的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩 擦,人对绳的
5、最小拉力为 N。图甲 图乙 14.(2018 云南昆明中考)如图所示,轻质杠杆 OA 可绕 O 点无摩擦转动,A 点处挂一个重为 20 N 的物体,B 点处加一个竖直向上的力 F,杠杆在水平位置平衡,且 OBAB=21。则 F=N,它是 杠杆。三、作图题 15.(2018 山西中考)如图所示,用一根细绳将杠杆 AOB 在 O 点悬挂起来,B 处挂一重物 G,在杠 杆上施加最小动力 F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。16.(2017 山东临沂中考)图中,O 是杠杆 OA 的支点,请画出拉力 F 的力臂。17.(2017 广东中考节选)如图所示,利用羊角锤撬起钉子,请你在羊角
6、锤 A 点处画出所能施加 的最小动力 F1,并画出阻力 F2 的阻力臂 L2。四、实验探究题 18.(2018 湖北武汉中考)下图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 (选填“达到”或“没 有达到”)平衡状态,接下来应向 (选填“左”或“右”)调节杠杆两端的螺母,使杠 杆保持水平并静止。(2)如图乙所示,A 点挂有 2 个质量均为 50 g 的钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在 B 点挂 个质量均为 50 g 的钩码。(g 取 10 N/kg)(3)将杠杆的支点移到如图丙所示的位置,为了让杠杆在水平位置平衡,请你在杠杆上画 出最小动力 F 的
7、示意图。19.(2017 贵州遵义中考)小锦小组用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件”的实 验中,每个钩码质量相等。(1)将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,他将杠杆左端平衡螺母向 右调节到最大限度后,杠杆左端仍有轻微下沉,这时他应将右端的平衡螺母向 端调节,才能使杠杆在水平位置平衡。(2)如图甲所示,是他在探究过程中的一个情景,接下来他在两边钩码的下方各加一个相同的 钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,为了使杠杆在水平位置平衡,他应将右端钩码 移动到右端离支点第 格处。(3)通过不断改变两端所挂钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡,并记录各次实验数据,通过对
8、数据分析后得出结论:动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的 距离。与其他小组交流后,他们又做了如图乙、丙、丁三次实验,其中 图所示实验能直 接说明该结论是错误的。五、计算题 20.(2018 安徽中考)图 a 所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图 a 简化成如 图 b 所示的杠杆,不计自重。若铅球质量 m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,求此时肱二头肌对 前臂产生的拉力 F1 大小(g 取 10 N/kg)。第一节 科学探究:杠杆的平衡条件 测试时间:20 分钟 一、选择题 1.答案 C 由杠杆平衡条件知:F1L1=F2L2,由图知阻力与阻力臂的乘积不
9、变,所以 F 与其力臂 的乘积不变。2.答案 A 由图可知,O 为支点,动力作用在 A 点,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 A 选项正确。3.答案 B 由图可知,动力为拉动杠杆的力,动力作用在杠杆的 B 点,动力臂为支点到动力 作用线的距离,故 l2为动力臂。故选 B。4.答案 A 设一个钩码重为 G,一格长为 L,由杠杆平衡条件可得:2G4L=4G2L,杠杆平衡,如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码:3G4L5G2L,所以杠杆不再平衡,杠杆左端下沉。故选 A。5.答案 B 如图所示,图中杠杆的阻力和阻力臂不变,三
10、个方向施力,F2的力臂 LOA最长,由杠 杆的平衡条件可知,力臂最长时所用力最小,即 F2最小(最省力),故选 B。6.答案 A 瓶盖起子使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,A 项正确;笤帚、筷子、船桨使 用时阻力臂大于动力臂,是费力杠杆,B、C、D 项错误。7.答案 B 根据杠杆分类原则,若杠杆阻力臂大于动力臂,则是费力杠杆。B 图中,手使用筷 子时的阻力臂大于动力臂,所以筷子属于费力杠杆。A、C 是省力杠杆,D 是等臂杠杆。8.答案 B 羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;钓鱼竿在使用时,动力臂 小于阻力臂,是费力杠杆;托盘天平是等臂杠杆,不省力也不费力。瓶起子在使用过程中,
11、动力 臂大于阻力臂,是省力杠杆。故选 B。二、填空题 9.答案 0.23.2动力 水平 物 解析 由题图可知,测力计的分度值为 0.2 N,读数为 3.2 N;根据杠杆平衡条件(动力动力 臂=阻力阻力臂)可知,实验中应测量的物理量为动力、动力臂、阻力和阻力臂;调节杠杆在 水平位置平衡,可以方便读出力臂的数值。10.答案 省力 减小阻力臂来减小动力 解析 由题图可知,多功能剪刀做启瓶器使用时,动力臂大于阻力臂,此时它是一个省力杠杆;多功能剪刀做剪刀使用时,物体越靠近转轴,阻力臂越小,而阻力和动力臂不变,由杠杆平衡 条件可知,阻力臂越小、越省力。11.答案 300 解析 抬起原木一端时,可以将原木
12、看作是一个以原木没有离地端为支点的杠杆,阻力是原 木的重力为 600 N。此时动力垂直于原木的另一端,所以动力臂等于原木长,设为 L。由于原 木是均匀的,则阻力作用在原木的重心(中心),阻力臂是原木长的一半,即 1L,根据杠杆的平 2 2 2 600N 1L 衡条件可得:F1=1 2 =300 N,即动力 F1为 300 N。12.答案 20 60540 解析 由题根据杠杆的平衡条件有:FBOB=FAOA,FA=G 物,即 FB(0.6 m-0.2 m)=40 N0.2 m,所以 FB=20 N,即手对木棒的压力大小为 20 N;肩对木棒的支持力大小为 F=FB+FA=20 N+40 N=60
13、 N;人对地面的压力大小为 F=F 地支=G 人+G 物=mg+G 物=50 kg10 N/kg+40 N=540 N。13.答案 省力 300 解析 在撬动石块时,手用力为动力,石块对杠杆施加阻力,动力臂大于阻力臂,故为省力 杠杆;由题图可知 n=3,故 F=1G3=1900 N=300 N。3 14.答案 30 费力 解析 动力臂为 OB,阻力臂为 OA,因 OBOA,故该杠杆为费力杠杆;=2,根据 FOB=GOA,得 F=G=320 N=30 N。3 2 三、作图题 15.答案 如图所示 解析 根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,要想动力最小,动力臂就要最长,支点 O 和动力
14、F 作用点 B 之间的距离 OB 为最长动力臂,然后画出最小动力 F。16.答案 如图所示 解析 从支点 O 向拉力的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是力臂 L。17.答案 如图所示 解析 根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2,阻力与阻力臂不变时,动力臂越长,动力越小,支点 O 与作 用点 A 的连线 OA 的长为最长的力臂;阻力使杠杆顺时针转动,动力使杠杆逆时针转动,所以动 力方向垂直于动力臂 OA 斜向左上方。过支点 O 作垂直于 F2 作用线的垂线段,所得垂线段的 长即阻力臂 L2。四、实验探究题 18.答案 (1)达到 右 (2)3(3)最小动力 F 的示意图如图所示 解析(1)杠杆在
15、如图甲所示的位置静止,此时杠杆达到平衡状态,只不过不是在水平位置 平衡。要让杠杆在水平位置平衡,应向右调节杠杆两端的螺母。(2)由图乙知,11 12 22F=25010-3 kg10 N/kg=1 N L1为三格的长度,L2 为两格的长度,设一格长度为 L 根据杠杆的平衡条件 F L=F L 得 F=1N3 2 =1.5 N 1 个钩码的重力 G=5010-3 kg10 N/kg=0.5 N n=2=3,即应在 B 点挂 3 个质量均为 50 g 的钩码,才能让杠杆在水平位置平衡。(3)动力要最小,动力的力臂必须最长。在杠杆上寻找作用点,根据力臂最长时动力最小 画出 F,如答案图所示。19.答
16、案 (1)右(2)四(3)丁 解析(1)杠杆左端仍有轻微下沉,说明杠杆左端力与力臂的乘积偏大,为使杠杆在水平位置 平衡,应将右端的平衡螺母向右端调节;(2)设一个钩码重为 G,杠杆一个格为 L,左边加一个 相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,则左边力和力臂的乘积为 F 左 L 左=4G3L=12GL,右边加一个相同的钩码,设右边的力臂为 L 右,则右边的力和力臂的乘积为 F 右 L 右=3GL 右,为了使杠杆在水平位置平衡,F 左 L 左=F 右 L 右,即 12GL=3GL 右,所以 L 右=4L,他应 将右端钩码移动到右端离支点第四格处;(3)小锦小组得到“动力支点到动力作用点的距 离=阻力支点到阻力作用点的距离”,这个结论是不正确的;当动力臂不等于支点到动力作 用点的距离时,看实验结论是否成立,所以利用图丁进行验证。五、计算题 20.答案 300 N 解析 根据杠杆平衡条件,有 F1l1=F2l2 将 F2=mg=30 N、l1=OA=0.03 m、l2=OB=0.30 m 代入 可得 F1=300 N
