第12讲 杠杆-2023-2024学年新九年级科学暑假预习讲义（浙教版）

第12讲 杠杆 [知识目录]  TOC \o "1-3" \h \z \u 模块一：杠杆的概念 1 模块二：杠杆作图画力臂 4 模块三：杠杆的平衡条件 5 模块四：杠杆的分类 8 【巩固训练】 10  [知识掌握] 模块一：杠杆的概念 1.在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做 。 2.杠杆的五要素：（1）使杠杆绕着转动的固定点叫 ； （2）作用在杠杆上使杠杆转动的力叫 ； （3）作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力叫 ； （4）从支点到动力作用线的垂直距离叫 ； （5）从支点到阻力作用线的垂直距离叫 。 （2023春•柯桥区期中）如图所示筷子盒在A处施加向下的力时，筷子会从出口滚出。忽略筷子的压力，以下能正确表示按下A处时杠杆示意图的是（　　） A． B． C． D． （2022秋•江干区校级期中）2020年7月温州楠溪江上惊现独特的“水上轻功”独竹漂，前进时，该男子的右手（B点）撑住划竿某处，左手（A点）用力挥动划竿。下列说法正确的是（　　） A．划竿使用时A点为支点 B．划竿使用时是一个费力杠杆 C．将A点尽量地靠近水面，可以增大阻力臂 D．将A点尽量地靠近水面，可以增大动力 （2022秋•东阳市期中）如图是办公用品燕尾夹，MON可以看成一个杠杆。用力按压N点，即可打开燕尾夹，此杠杆的示意图表示合理的是（　　） A． B． C． D． （2020春•乐清市期中）如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端跟撬棒垂直用力比竖直向下用力要省力些；这说明力的作用效果与下列哪个因素有关（　　） A．力的大小 B．力的方向 C．力的作用点 D．施力物体 模块二：杠杆作图画力臂 1.动力和阻力可以在支点的 ，也可以在支点的 。 2.力臂 在杠杆上。 3.当力的作用点在支点时，力臂 。 （2021秋•海曙区期中）如图所示，杠杆AO在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请在图中画出力F1的力臂L1和力F2的示意图。 （2020秋•义乌市校级期中）用力F1把门推开，弹性绳会被拉长，如图，门处于静止状态。 （1）画出弹性绳对门的拉力F2的示意图。 （2）O为支点，画出F1的力臂。 （3）根据杠杆的平衡条件　 　可知F1　 　F2（选填“＞”“＝”“＜”）。 （2020春•鄞州区期末）请在图中画出拉力F的力臂L。 模块三：杠杆的平衡条件 1.研究杠杆的平衡条件： （1）杠杆平衡是指杠杆处于 的状态； （2）实验前，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上两处力臂； （3）结论:杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是F1· L1=F2·L2。 2.在研究杠杆的平衡条件时，需要调节杠杆在水平位置平衡，其目的是便于直接从杠杆上读出力臂的大小。探究杠杆的平衡条件的实验，一般需测多组不同的数据，其目的是 、 。 （2022秋•余姚市校级期末）如图，杠杆处于水平静止状态，杆重不计，则下列关系式中一定正确的是（　　）​ A．FA•OA＝FB•OB B．FA•OA＜FB•OB C．FAFB=OAOB D．FA＞FB•OBOA （2022秋•余姚市校级期末）一均匀木板长15米，重400牛，对称地搁在相距为8米的A、B两个支架上，一体重为500牛的人从A点出发向右走去，如图，在板刚翘起之前，她走了 　 　米。 （2022秋•鹿城区期末）为了做好疫情防控，如图是志愿者拉着音箱走在水平路面上进行宣传，他拉着音箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中音箱受到的重力G如图乙所示。 （1）图乙中施加的力F1、F2，使杠杆平衡，其中较小的力是 　 　。 （2）小明对音箱受力分析后，该志愿者图乙中施加的拉力F1不可能使音箱匀速前进，他判断的理由是 　 　。 （2022秋•长兴县期末）如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，OA＝0.2m，OB＝0.1m，G1＝2N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。 （1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为　 　N。 （2）松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB′（B′点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动到　 　。 A．B′点处 B．①点处 C．②点处 D．③点处 （2022秋•杭州期末）俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图1甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图1乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。 （1）图乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小。 （2）图2所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。 模块四：杠杆的分类 1.杠杆分类 2.人体中有很多的杠杆，例如： （1）抬头时，可以在颈部找到杠杆，这个杠杆几乎是个等臂杠杆。杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是 ； （2）手臂拿物体时，肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力显然我们的前臂是一种 。虽然费力，但是可以省距离（少移动距离），提高工作效率； （3）走路时的脚，脚掌前部是支点，人体的重力就是 ，腿肚肌肉产生的拉力就是 。这种杠杆可以克服较大的体重。 （2022秋•余姚市校级期末）如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中直杆（　　） A．始终是省力杠杆 B．始终是费力杠杆 C．先是省力的，后是费力的 D．先是费力的，后是省力的 （2022秋•杭州期末）人的前臂相当于一根杠杆，对于这根杠杆在提起重物的过程中，下列分析合理的是（　　） A．前臂杠杆的支点O在肘关节处 B．肱二头肌给桡骨的力F1是阻力 C．重物给前臂的力F2是动力 D．前臂是一根省力杠杆 （2022秋•西湖区校级期末）如图所示，轻质杠杆O为支点，OA＞OB，若把A端重物对杠杆的拉力当作阻力，现在B端施加一个动力使杠杆在图中位置平衡，这个杠杆属于（　　） A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．以上都有可能 （2022秋•金东区期末）室内免打孔单杠是一种适合家用的锻炼器械，小金常利用该单杠做俯卧撑、引体向上等锻炼活动。已知小金同学的质量为60千克，完成一次“引体向上”，双臂拉力使身体上升的高度是0.5米。小金在1分钟内能完成5个“引体向上”。请回答下列问题： （1）如图所示是小金利用该单杠在地面上做俯卧撑的情景，如果把人的躯干看成一个杠杆，这是一个 　 　杠杆； （2）小金完成一个“引体向上”，克服重力做的功； （3）小金1分钟内做5个“引体向上”时的功率。 【巩固训练】 一．选择题（共8小题） 1．（2021秋•西湖区校级期中）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（　　） A．一直是变大的 B．一直是变小的 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 2．（2022秋•下城区校级期中）如图甲是广州传统美食“竹升面”的制作过程，其原理图如图乙，让竹竿A端固定在绳扣中，人坐竹竿在竹竿C端上下跳动，带动竹竿挤压面团增加韧性。你认为此过面团程中竹竿属于哪类杠杆？人在施力F1、F2、F3、F4四个方向施力，请你分析哪个力是最小的？下列答案正确的是（　　） A．省力、F2 B．费力、F2 C．省力、F1 D．费力、F1 3．（2022秋•江干区校级期中）如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点。在其下端施一始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（　　） A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变大 C．动力F保持不变 D．动力F逐渐减小 4．（2022秋•上城区校级期中）如图所示，在均匀的直杆两端分别放上A、B两支大小相同、长度不等的蜡烛，这时直杆水平平衡。若蜡烛燃烧速度相同过一段时间后（蜡烛未燃完），杠杆将（　　） A．仍保持平衡 B．向左转动 C．向右转动 D．无法判断 5．（2022秋•西湖区校级期中）如图所示，OB＝BA，在A点施加一个力，使轻质杠杆OA在水平位置静止，以下说法正确的是（　　） A．杠杆OA一定是一个省力杠杆 B．杠杆OA一定是一个费力杠杆 C．在A点施加的最小力为G2 D．在A点施加的力不能大于G 6．（2022秋•上城区校级期中）如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图，下列有关说法正确的是（　　） A．甘蔗放在b点比a点更易被切断 B．此杠杆受到的阻力是甘蔗对刀刃的压力 C．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力 D．此杠杆的支点在手与刀柄接触的位置 7．（2023春•下城区校级期中）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。如图（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）O为支点，OA＝OD＝3OB＝0.6米，CD＝0.2米。在做背景的白纸上作有以O为圆心半径为0.2米的圆。在A点挂5牛顿的重物G，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加FB、FC、FD三个力，则下列说法正确的是（　　） A．FC的力臂长为0.4米 B．三个力大小FD＞FC＞FB C．作用在B点的力FB为15N D．力作用D点时杠杆为等臂杠杆 8．（2022秋•拱墅区校级期中）如图所示，用一个可以绕O点转动的硬杆提升重物，若在提升重物的过程中动力F始终沿水平方向，则在如图所示的过程中，动力F（硬杆重力忽略不计）（　　） A．由小变大 B．由大变小 C．先变大后变小 D．保持不变 二．实验探究题（共2小题） 9．（2020秋•嵊州市期末）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与钩码悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA＝AB＝BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），当测力计作用在C点，且方向始终竖起向上拉时，收集的数据如表： （1）表格中钩码挂在B点时的机械效率η＝　 　。 （2）从实验数据分析可得出结论：杠杆的机械效率与钩码的悬挂点 　 　（选填“有关”或“无关”）。 （3）分析表格中数据，杠杆的自重为 　 　N。 （4）若把弹簧测力计的作用点由C移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升0.2米，则杠杆的机械效率 　 　66.7%。（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 10．（2020秋•瑞安市校级期末）随着智能手机的普及，低头看手机的“低头族”越来越多，那么，颈椎承受的压力跟低头的角度有什么关系？科研人员进行了研究：制作头部模型，如图甲，头部可绕支点O（颈椎）转动，转动角度通过固定在上面的量角器测量，将一个小球挂在模型内，其重为5牛模拟头部的重力，头部后面绑一根绳子模拟肌肉，绳子上系一测力计，支点（颈椎）承受的压力约为头部重力与绳子拉力之和，实验数据如下表： （1）分析表中数据，可得出的结论是　 　； （2）该头部模型相当于绕O点转动的杠杆，如图乙，当低头角度增大时，头部重心向左移动，拉力F的力臂变小，请分析拉力F变大的原因　 　； （3）下列措施中，有利于保护颈椎的是　 　 A．不要长时间低头看手机 B．适当抬高手机屏幕，减小低头角度 C．低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力。 三．计算题（共2小题） 11．（2022秋•滨江区期末）如图所示，在住宅中通常用固定在墙上的三角支架ABC放置空调外机。如果A处固定的螺钉脱落，则支架会倾翻造成空调外机坠落事件。已知AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为450N，重力作用线正好经过AB中点。 （1）在图中画出三角支架A处所受的水平作用力F的示意图及其力臂。 （2）计算三角支架A处所受的水平作用力F的大小（支架重力不计）。 12．（2020秋•下城区期末）小乐利用一个量程为10N的弹簧测力计和一根长1米的轻质杠杆AB自制了一个简易的称重装置，并对一株大白菜进行称重。简易称重装置如图所示，O为杠杆的支点，OA长始终为0.2米，蔬菜悬挂于距O点0.4米的C点，在B点用弹簧测力计竖直向上提起。（g＝10N/kg） （1）大白菜悬挂C点时，弹簧测力计的示数为7.5牛，求这株大白菜的质量。 （2）小乐发现若将这株大白菜悬挂点向右移动一定距离，弹簧测力计示数会超过量程。若要使轻质杠杆AB始终处于水平平衡，且测力计读数不超过量程，求大白菜悬挂点与O点距离的取值范围。 名称力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆 .F1＜F2 .撬棒、铡刀、起子等费力杠杆L1＜L2 。费力但省距离钓鱼竿、镊子等等臂杠杆L1＝L2F1＝F2 . .钩码的 悬挂点钩码重 力G/N钩码上升 高度h/m测力计的 示数F/NC点上升 高度s/m机械效率 ηA60.230.666.7%B60.250.3？低头 角度/度绳子 拉力/牛颈椎承受的压力/牛00515510309144513.518.56017.522.5