第30講杠桿模型問題-2022年中考物理二輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)專題講義-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

2022年中考物理二輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)專題講義第30講杠桿模型問題專題知識概述策略一：熟練掌握杠桿問題知識點及其含義知識點1：杠桿定義在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。杠桿可直可曲，形狀任意。有些情況下，可將杠桿實際轉(zhuǎn)一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。說明：杠桿五要素——組成杠桿示意圖。   ①支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。用字母O 表示。②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母 F1 表示。③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母 F2 表示。動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向相反。④動力臂：從支點到動力作用線的距離。用字母l1表示。⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。用字母l2表示。知識點2：畫力臂方法一找支點、二畫線、三連距離、四標簽。⑴ 找支點O；⑵ 畫力的作用線（虛線）；⑶ 畫力臂（虛線，過支點垂直力的作用線作垂線）；⑷ 標力臂（大括號）。知識點3：判斷是省力杠桿還是費力杠桿杠桿的選擇要根據(jù)實際情況，當(dāng)需要較大的力才能解決問題時，應(yīng)選擇省力杠桿；當(dāng)為了使用方便，省距離時，應(yīng)選費力杠桿。三種杠桿的判定依據(jù)是杠桿的平衡條件，即F1L1＝F2L2，若L1＞L2，則F1＜F2；同理可得出其他結(jié)論。三種杠桿的劃分與比較見下表。杠桿名稱力臂的比較力的比較距離的比較特點省力杠桿動力臂大于阻力臂動力小于阻力動力作用點移動的距離大于阻力點移動的距離能省力但費距離費力杠桿動力臂小于阻力臂動力大于阻力動力作用點移動的距離小于阻力點移動的距離費力但能省距離等臂杠桿動力臂等于阻力臂動力等于阻力動力作用點移動的距離等于阻力點移動的距離雖不省力但能改變用力的方向知識點4：杠桿的平衡條件1.杠桿的平衡條件杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動。杠桿的平衡條件（或杠桿原理）動力×動力臂＝阻力×阻力臂，寫成公式F1l1=F2l2 2.杠桿平衡條件的探究（1）命題點：1）讓支點處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對實驗造成的影響。2）杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)、右高右調(diào)。3）實驗時應(yīng)調(diào)節(jié)鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測量力臂。4）本實驗多次測量的目的是避免實驗的偶然性，得出普遍規(guī)律。5）用彈簧測力計代替杠桿一側(cè)所掛鉤碼，當(dāng)測力計由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測力計的示數(shù)會變大，是因為拉力的力臂變小。6）實驗數(shù)據(jù)分析。7）實驗結(jié)論：動力×動力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2) （2）解決杠桿平衡條件的探究問題基本要領(lǐng)是：1）知道杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動。實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上量出力臂。2）實驗結(jié)論：杠桿的平衡條件是動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1＝F2l2。3）還可以利用動力乘以動力臂是否等于阻力乘以阻力臂來判斷杠桿平衡與否。知識點5：杠桿的平衡條件應(yīng)用1.應(yīng)用舉例見表格：名稱結(jié) 構(gòu)特征特點應(yīng)用舉例省力杠桿動力臂大于阻力臂省力、費距離撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力杠桿動力臂小于阻力臂費力、省距離縫紉機踏板、起重臂人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂杠桿動力臂等于阻力臂不省力不費力天平，定滑輪2.解題指導(dǎo)：分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖；弄清受力與方向和力臂大小；然后根據(jù)具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。（如：杠桿轉(zhuǎn)動時施加的動力如何變化，沿什么方向施力最小等。）注意：解決杠桿平衡時動力最小問題：此類問題中阻力×阻力臂為一定值，要使動力最小，必須使動力臂最大，要使動力臂最大需要做到①在杠桿上找一點，使這點到支點的距離最遠；②動力方向應(yīng)該是過該點且和該連線垂直的方向。策略二：解決杠桿計算問題是重點1.靈活運用杠桿平衡條件公式及其變形公式（1）杠桿平衡條件公式公式F1L1＝F2L2（2）求解動力，用變形公式F1＝F2L2/ L1(3) 求解動力臂，用變形公式L1＝F2L2/ F1(4)掌握杠桿平衡條件公式中各個字母代表的物理量F1代表杠桿平衡時，受到的動力；L1代表杠桿平衡時的動力臂；F2代表杠桿平衡時，受到的阻力；L2代表杠桿平衡時的阻力臂。F1L1＝F2L2這個公式表示，杠桿平衡時，動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂。2.用杠桿提升物體有用功、額外功和總功求法（1）用杠桿提升物體做的有用功W有用=Gh（2）用杠桿提升物體做的總功W總= Fs（3）用杠桿提升物體做的額外功W額外=W總—W有用其中h是重物G被提升的高度，s是動力F 移動的距離。h與s的關(guān)系可以根據(jù)相似三角形建立。3.杠桿機械效率的求解（1）用杠桿提升物體時，有用功和總功的比值.稱為杠桿機械效率。（2）杠桿機械效率公式：η＝（W有用/W總）×100％　中考典型例題解析【例題1】（2021北京）如圖所示的四種工具中，正常使用時屬于費力杠桿的是（　?。?/span>A．園藝剪         B．筷子         C．瓶蓋起子       D．核桃夾【例題2】（2021甘肅威武）如圖所示是常用的核桃夾，當(dāng)用力摁住C點夾核桃時，可把________點看作支點，此時核桃夾可看作________杠桿（選填“省力”“費力”或“等臂”）。【例題3】（2021云南）在圖中，畫出動力F的力臂L。【例題4】（2021湖北十堰）小紅和小華在做“探究杠桿平衡條件”實驗中：
（1）實驗前，把杠桿中心支在支架上，杠桿靜止在圖甲所示位置，小紅將右端的平衡螺母向右調(diào)，小華認為也可以將左端的平衡螺母向______ 調(diào)（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡；
（2）實驗中，他多次在杠桿兩端加掛鉤碼，并調(diào)節(jié)鉤碼位置，使杠桿保持水平平衡，記錄多組數(shù)據(jù)，這樣做的目的是______ ；
（3）如圖乙所示，始終保持杠桿在水平位置平衡，小紅將彈簧測力計從位置移動到位置時，測力計的示數(shù)將______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。專題問題綜合訓(xùn)練一、選擇題1．（2021廣西賀州）現(xiàn)有若干個規(guī)格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿的A點掛（　?。﹤€鉤碼。A．1 B．2 C．3 D．42.（2020甘肅金昌）如圖所示的生活用具中，使用時屬于費力杠桿的是（　?。?/span> A. 羊角錘           B.筷子          C. 起瓶器                 D.鋼絲鉗3. （2020廣西河池）如圖所示，輕質(zhì)木桿AC可以繞O點轉(zhuǎn)動，AB:OB=4:1，A端掛著重為300N的物體G，為了使木桿保持水平位置平衡，且物體G對水平地面的壓力為100N，需要在B點施加豎直向下的力的大小為（　　）A. 400N B. 600N C. 800N D. 1200N4．（2020黑龍江龍東農(nóng)墾森工）如圖是杠桿原理在生活中的應(yīng)用，能省距離的是（　?。?/span>      A．用羊角錘起釘子 B．用撬棒撬石頭  C．用啟子起瓶蓋  D．用釣魚竿釣魚5. （2020黑龍江綏化）小明用獨輪車搬運磚頭，車箱和磚頭的總質(zhì)量是120kg，獨輪車的有關(guān)尺寸如圖所示。推車時，下列說法正確的是（　　）A. 獨輪車是省力杠桿 B. 動力臂是0.7mC. 阻力臂是0.3m D. 人手豎直向上的力F的大小是1500N6．（2021重慶模擬）材料相同的甲、乙兩個物體分別掛在杠桿A、B兩端，O為支點（OA＜OB），如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)。如果將甲、乙物體（不溶于水）浸沒于水中，杠桿將會（　?。?/span>A．A 端下沉 B．B 端下沉 C．仍保持平衡 D．無法確定7.（2020河南）在如圖所示的工具中，使用時屬于費力杠桿的是（　?。?/span>       A. 瓶蓋起子           B. 食品夾               C. 起釘錘            D. 核桃夾 8. （2020四川達州）一輕質(zhì)不等臂杠桿AOB的左右兩端分別吊著一實心鋁塊和銅塊，此時杠桿在水平位置平衡。現(xiàn)將鋁塊、銅塊同時浸沒在水中，如圖所示。已知：，，，則下列判斷正確的是（）A. A端下降 B. B端下降C. 仍然平衡 D. 無法判斷9.如圖所示的兩種情況，OB=AB，物重均為G，兩輕質(zhì)杠桿均平衡．對力F、F'的力臂以及F、F'滿足關(guān)系式，下列說法或結(jié)論正確的是（　?。?/span>甲                         乙A．力F的力臂是OA       B．力F’的力臂是AB   C．F=F'               D．F=F'二、填空題1.（2021貴州安順）如圖所示，獨輪車是我國古代優(yōu)秀的科技發(fā)明成果。若車總重為300N、與水平地面接觸的總面積為3×10-3m2，則它對地面的壓強為______Pa；將車把向上拍起時，獨輪車可視為繞O點轉(zhuǎn)動的______(填“省力”、“費力”或“等臂”）杠桿。2. （2021哈爾濱）如圖所示，小明用撬棍向上撬石頭，由于動力臂______阻力臂，所以撬棍是一個______（選填“省力”或“費力”）杠桿。3. （2021黑牡雞朝鮮族）如圖所示的鋼絲鉗是_______杠桿（選填“省力”或“費力”），剪鐵絲時動力臂長為10cm，阻力臂長為2cm，若鐵絲被剪斷需要800N的力，小明至少用_________N的力才能將鐵絲剪斷．4. （2021黑龍江伊春）如圖所示，OAB為一可繞O點自由轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，OA垂直于AB，且OA長度為40cm，AB長度為30cm，在OA中點C處掛一質(zhì)量為1kg的物塊，要求在端點B處施加一個最小的力F，使杠桿在圖示位置平衡，則力F的力臂應(yīng)是______ cm，最小的力F是______ N。5.（2021四川瀘州）在瀘州市第36屆青少年科技創(chuàng)新大賽上，秋雨同學(xué)展示了如圖所示的“硬幣玩轉(zhuǎn)杠桿”裝置，活動中使用的硬幣完全相同。在刻度均勻的杠桿上放硬幣之前，杠桿在水平位置平衡，說明該杠桿的重心在_______點。在A點疊放兩枚硬幣時，則可在E點疊放_______枚硬幣能使杠桿再次水平平衡。保持A點疊放兩枚硬幣不變，在杠桿上已標出的其余6個點上放硬幣，有些點無論放多少枚硬幣都無法使杠桿再次水平平衡，這些點是_______。6．如圖所示，在處于水平平衡的杠桿上A點，掛上4個鉤碼（每個鉤碼的質(zhì)量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點的力量最小為　　N.三、作圖題1.（2020廣西河池）如圖所示，杠桿OB可繞O點轉(zhuǎn)動，請作出物體A所受重力的示意圖和使杠桿在圖示位置平衡的最小力的力臂L。2．（2020甘肅天水）如圖所示，輕質(zhì)杠桿的A點掛一重物G，繩受的拉力為F2，O為杠桿的支點。請在杠桿的端點B處畫出使杠桿保持靜止的最小的力F1的示意圖，并作出F2的力臂l2。3.（2020青海西寧）如圖所示，杠桿可繞固定點O轉(zhuǎn)動，且自重不計，要使杠桿在圖示位置平衡，請作出物塊所受重力示意圖和施加在A點使杠桿平衡的最小力F的示意圖。四、實驗探究題1. （2021浙江麗水）桿秤（如圖甲）是我國古老的衡量工具，現(xiàn)今人們?nèi)匀辉谑褂?。某興趣小組在老師的指導(dǎo)下，動手制作量程為20克的桿秤（如圖乙）。

【制作步驟】
做秤桿：選取一根筷子，在筷子左端選擇兩點依次標上“A”、“B”；
掛秤盤：取一個小紙杯，剪去上部四分之三，系上細繩，固定在秤桿的“A”處；
系秤紐：在秤桿的“B”處系上繩子；
標零線：將5克的砝碼系上細繩制成秤砣，掛到秤紐的右邊，手提秤紐，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標上“0”；
定刻度：
【交流評價】
（1）桿秤是一種測量______ 的工具；
（2）當(dāng)在秤盤上放置物體稱量時，秤砣應(yīng)從“0”刻度向______ 側(cè)移動；
（3）步驟標零線的目的是______ ；
（4）根據(jù)杠桿平衡條件可知，桿秤的刻度是均勻的。定刻度時，小科和小思采用不同的方法，你認為______ 的方法更合理。
小科：先在秤盤上放1克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標上1；然后在秤盤上放2克物體；按上述方法直到標出所有刻度。
小思：在秤盤上放20克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標上20，0和20之間分為20等份，依次標上相應(yīng)刻度。2. （2021貴州黔東南州）某實驗小組在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：
次數(shù)F1/NL1/mF2/NL2/m12.00.050.1023.00.102.00.1532.00.303.0（1）實驗時應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在______位置平衡，若出現(xiàn)如圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）杠桿平衡后，他們在圖乙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應(yīng)在B位置掛上______個相同的鉤碼；（3）上表是該小組在實驗中記錄杠桿平衡的部分數(shù)據(jù)，空格處所缺的數(shù)據(jù)：△=______，☆=______；3.（2020四川自貢市）小明利用刻度均勻的輕質(zhì)杠桿進行探究杠桿的平衡條件實驗，已知每個鉤碼重0.5N。(1)實驗前，將杠桿的中點置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，這時應(yīng)將平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡。你認為實驗中讓杠桿在水平位置平衡的好處是______；(2)在圖甲中的A點懸掛4個鉤碼，要使杠桿仍保持水平位置平衡，需在B點懸掛______個鈞碼；(3)如圖乙所示，取走懸掛在B點的鉤碼，改用彈簧測力計在C點豎直向上拉，仍使杠桿水平位置平衡，測力計的拉力為______N；若在C點改變彈簧測力計拉力的方向，使之斜向右上方，杠桿仍然水平位置平衡，則測力計的讀數(shù)將______（選填“變大”或“變小”或“不變”），若此時斜向右上方的測力計與豎直方向間的夾角為60°，杠桿在水平位置平衡時，測力計的讀數(shù)為______N。五、綜合應(yīng)用題1. （2021廣西貴港）A、B、C是密度為ρ=4×103kg/m3的某種合金制成的三個實心球，A球質(zhì)量為mA=80g，甲和乙是兩個完全相同的木塊，其質(zhì)量為m甲=m乙=240g，若把B和C掛在杠桿的兩邊，平衡時如圖1所示。若用細線把球和木塊系住，在水中平衡時如圖2所示，甲有一半體積露出水面，乙浸沒水中。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求: （1）B、C兩球的體積之比；    （2）細線對A球的拉力大??；    （3）C球的質(zhì)量。    2. 疫情期間，大壯同學(xué)自制了如圖所示的健身器材，堅持鍛煉身體。用細繩系在輕桿的O點將輕桿懸掛起來，在桿的A端懸掛質(zhì)量m1=10kg的重物，在B端豎直向下緩慢拉動輕桿至水平位置。已知AO長1.5m，OB長0.5m，大壯質(zhì)量m2=56kg，g取10N/kg，求此時：(1)大壯對桿的拉力大小；(2)地面對大壯的支持力大小。3.（2020四川南充）圖甲為某自動注水裝置的部分結(jié)構(gòu)簡圖，杠桿AOB始終在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，OA=3OB，豎直細桿a的一端連接在杠桿的A點，另一端與高為0.2m的長方體物塊C固定；豎直細桿b的下端通過力傳感器固定，上端連接在杠桿的B點(不計杠桿、細桿及連接處的重力和細桿的體積)。圓柱形水箱中有質(zhì)量為3kg的水，打開水龍頭，將水箱中的水緩慢放出，通過力傳感器能顯示出細桿b對力傳感器的壓力或拉力的大??；圖乙是力傳感器示數(shù)F的大小隨放出水質(zhì)量m變化的圖像。當(dāng)放出水的質(zhì)量達到2kg時，物體C剛好全部露出水面，此時裝置由傳感器控制開關(guān)開始注水。(g=10Nkg)求：(1)物塊C的重力；(2)物塊C受到的最大浮力；(3)從開始放水到物塊C上表面剛好與液面相平時，水對水箱底部的壓強變化了多少?4. (2021浙江杭州)已知一根質(zhì)量分布均勻的圓柱體木料質(zhì)量為60kg，體積為。問：
（1）此木料的密度為多少？
（2）如圖所示，甲、乙兩人分別在A點和B點共同扛起此木料并恰好水平，其中，O為木料的中點。求此時乙對木料的作用力大小。
（3）若在（2）中當(dāng)乙的作用點從B點向O點靠近時，請列式分析此過程中甲對木料作用力大小變化情況。

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