1.杠桿(1)定義：在______的作用下能繞著________轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿。?判斷一個物體是不是杠桿，需要滿足三個條件，即硬物體(不一定是棒)、受力(動力和阻力)和轉(zhuǎn)動(繞固定點)。杠桿可以是直的，也可以是彎的，甚至是任意形狀的，只要在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動，且是硬物體，都可稱為杠桿。
(2)杠桿(五要素)的示意圖如圖所示。
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。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。
(3)杠桿的平衡條件①杠桿平衡是指杠桿在動力和阻力作用下________。?②實驗前，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：可以方便從杠桿上量出________。? ③結(jié)論：杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是_____________________________________，或?qū)憺開_______________________?！　　　　?
(4)杠桿的分類和應(yīng)用
2.其他簡單機械(1)定滑輪①定義：軸固定不動的滑輪。②特點：使用定滑輪不省力但能改變力的________。? ③實質(zhì)：相當(dāng)于________杠桿。
(2)動滑輪①定義：軸和重物一起移動的滑輪。②特點：使用動滑輪能_______，但是不能改變力的________，而且費________。 ?③實質(zhì)：相當(dāng)于________________________的杠桿。?
(4)輪軸：由具有公共轉(zhuǎn)軸的輪和軸組成的機械。動力作用在輪上時，省力、費距離；動力作用在軸上時，費力、省距離。(5)斜面：使用時費距離但可以省力的簡單機械。
考點1.杠桿及其作圖 【例1】肱二頭肌收縮產(chǎn)生的力使前臂骨骼繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，此時前臂骨骼可以看成一個杠桿模型，簡稱前臂杠桿。手提重物時(如圖所示)，對前臂杠桿的分析錯誤的是(　　)。
A.前臂杠桿是省力杠桿B.肘關(guān)節(jié)處可以視為支點C.肱二頭肌對前臂杠桿的牽引力是動力D.前臂保持水平時，阻力臂最長
解析　用手提起物體時，人的前臂相當(dāng)于一個杠桿，肱二頭肌給橈骨的力F1是動力，重物給前臂的力F2是阻力，杠桿圍繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，因此支點O在肘關(guān)節(jié)處。用手向上舉物體時，動力臂小于阻力臂，因此前臂是一個費力杠桿；前臂保持水平時，阻力F2到支點的作用線的距離最遠，即阻力臂最長。答案　A
1.中國空間站利用電動機帶動機械臂實現(xiàn)抓住、拉回、鎖死等功能，機械臂的功能類似于人的手臂。下列工具在使用時與機械臂工作時屬于同一類杠桿的是(　　)。
【例2】畫出杠桿AB在圖示位置靜止時作用在A端的最小力F的方向及其力臂l1。
解析　使用杠桿時，若阻力和阻力臂一定時，動力臂越長，越省力。因此解答此題，只需找出使動力臂最長的動力作用點，然后作動力臂的垂線即可。
2.如圖所示，水平地面上一塊質(zhì)地均勻的方形木板在力F1的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若把它看作一個以O(shè)點為支點的杠桿，請畫出阻力F2的示意圖及動力F1的力臂l1。
考點2.杠桿的平衡條件【例3】在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，如圖所示：
(1)把鉤碼掛在杠桿兩邊，改變鉤碼的位置，使杠桿在________位置平衡。? (2)用圖上的符號，寫出杠桿的平衡條件是________________。
(3)根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)杠桿平衡時，填寫下表中的空格。
解析　(1)為了方便測量力臂，應(yīng)使杠桿在水平位置平衡。(2)杠桿的平衡條件是動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2。(3)利用杠桿平衡條件計算即可。答案　(1)水平　(2)F1l1＝F2l2　 (3)3　3　3.92
3.《天工開物》中記載的我國傳統(tǒng)提水工具“桔槔”如圖所示，用繩子系住一根直的硬棒的O點作為支點，A端掛有重為40 N的石塊，B端掛有重為20 N的空桶，OA長為1.2 m，OB長為0.6 m。使用時，人向下拉繩放下空桶，裝滿重為100 N的水后向上拉繩緩慢將桶提起。硬棒質(zhì)量忽略不計，下列說法正確的是(　　)。
A.向下拉繩放下空桶時桔槔為省力杠桿B.向下拉繩放下空桶時人對桶拉力為20 NC.向上拉繩提起裝滿水的桶時桔槔為費力杠桿D.向上拉繩提起裝滿水的桶時人對桶拉力為40 N
考點3.滑輪與滑輪組 【例4】如圖所示，用動滑輪在水平地面上沿直線勻速拉動重為G的物體。已知水平拉力為F，物體受到地面的摩擦力為f，物體移動的距離為s。下列說法正確的是(　　)。
A.重力做功數(shù)值為GsB.拉力做功數(shù)值為FsC.克服摩擦力做功數(shù)值為fsD.使用此滑輪既省力又省功
解析　物體在重力方向沒有移動距離，重力做功數(shù)值為0，故A錯誤；由2段繩子與動滑輪相連，物體移動的距離為s，拉力移動距離s拉＝2s，拉力做功數(shù)值為W＝2Fs，故B錯誤；克服摩擦力做功數(shù)值為fs，故C正確；任何機械都不省功，使用此滑輪可省力，但不省功，故D錯誤。答案　C
4.用圖甲的滑輪組提升重200 N的物體，已知拉力F為80 N，不計繩重和摩擦。物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是____(填“A”或“B”)，動滑輪重為______N，3 s內(nèi)對物體做的有用功為______J。?
一、選擇題。1.下列簡單機械不能省力但能省距離的是(　　)。A.自行車的腳踏裝置B.盤山公路C.劃船用的船槳D.動滑輪
2.園藝師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時，常把樹枝盡量往剪刀軸O靠近，這樣做的目的是(　　)。
A.增大阻力臂，減小動力移動的距離B.減小動力臂，減小動力移動的距離C.增大動力臂，省力D.減小阻力臂，省力
3.筷子是人們常用的飲食工具，也是中華飲食文化的標(biāo)志之一。如圖所示，用甲、乙兩根筷子夾一個小球，甲始終豎直，乙傾斜，小球始終保持靜止。則下列說法正確的是(　　)。
A.筷子是省力杠桿B.甲筷子對小球沒有力的作用C.小球受力平衡D.手對筷子的力大于筷子對手的力
4.如圖所示，一塊厚度、密度均勻的長方體木板放在水平地面上，用一個豎直向上的力將其一邊抬離地面，則(　　)。
A.F甲＞F乙，因為甲方法的動力臂長B.F甲＜F乙，因為乙方法的阻力臂長C.F甲＞F乙，因為乙方法的阻力臂短D.F甲＝F乙，因為動力臂都是阻力臂的2倍
5.用同樣大小的力F將重物勻速提升，若不計摩擦、繩重和滑輪重，下列裝置所提物重最大的是(　　)。
二、填空題。 6.某同學(xué)發(fā)現(xiàn)生活中有很多簡單機械，如筷子、剪刀、鑷子、扳手、鑰匙等。當(dāng)把鑰匙插入鎖孔開鎖時，鑰匙就相當(dāng)于________(填“杠桿”“輪軸”“滑輪”或“斜面”)，它是一個_________(填“省力”或“費力”)的機械。?
7.鋼絲鉗是______(填“省力”或“費力”)杠桿。用鋼絲鉗剪鐵絲時動力臂長為10 cm，阻力臂長為2 cm，若鐵絲被剪斷需要1 000 N的力，則至少給鋼絲鉗施加______N的力才能將鐵絲剪斷。?
8.如圖所示，物重G＝30 N，繩的一端拴在地面，拉力F使滑輪勻速上升。若滑輪重為2 N，使物體上升20 cm，則拉力F＝________N，滑輪向上移動________cm。 (不計繩重與摩擦)?
9.如圖所示，一名同學(xué)在做俯臥撐。若把人的軀干看作一個杠桿，則這是一個________(填“省力”或“費力”)杠桿，該杠桿的支點是_______(填字母代號)點。
10.輕質(zhì)杠桿AB可以繞O點轉(zhuǎn)動，OA∶OB＝3∶1，A端細線下掛300 N的重物靜止在水平地面上。若使杠桿保持水平位置，且重物對水平地面的壓力為0，則在B點要用______N的力豎直向下拉。此杠桿為________(填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。?
三、作圖題。11.(1)如圖甲所示，拉桿式行李箱在拉力F的作用下靜止在斜坡上。請畫出行李箱受到的重力G的示意圖，以及拉力F的力臂l。 (2)如圖乙所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點轉(zhuǎn)動。請在圖中畫出杠桿OA的動力臂l。
12.用輕質(zhì)滑輪組(忽略動滑輪自重)將重為G的物體提起來，請按要求畫出不同繞線方法。
13.用力F1把門推開，彈性繩會被拉長。如圖所示，門此時處于靜止?fàn)顟B(tài)。
(1)(2)如圖所示：
14.(1)如圖甲所示，利用羊角錘撬起釘子。請你在羊角錘A點處畫出所能施加的最小動力F1的示意圖，并畫出阻力F2的阻力臂l2。(2)用如圖乙所示的滑輪組提升重物，用筆畫線代替繩子畫出最省力的繩子繞法。
15.如圖所示，O為蹺蹺板的支點，小朋友對蹺蹺板的作用力F＝120 N，大人對蹺蹺板的作用力F'＝100 N(圖中未畫出)，蹺蹺板水平靜止。
(1)在圖中畫出F的力臂l。(2)F'的作用點可能在______(填“A”“B”或“C”)，方向豎直________(填“向上”或“向下”)。?
四、實驗題。16.在 “探究杠桿的平衡條件” 實驗中：
(1)實驗前，當(dāng)杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿如圖甲所示，應(yīng)向________(填 “左” 或 “右”)調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。?
(2)在實驗過程中杠桿始終保持水平，如圖乙所示，將彈簧測力計由豎直向下變?yōu)閮A斜后，彈簧測力計的示數(shù)將________(填 “變大” “變小” 或 “不變”)。?(3)在探究杠桿的平衡條件時，改變力和力臂的大小得到多組數(shù)據(jù)的目的是________。(填字母代號)?A.減小誤差B.計算求平均值C.尋找普遍規(guī)律，避免偶然性
17.小麗和小華利用刻度均勻的輕質(zhì)杠桿探究杠桿平衡條件的實驗裝置如圖所示。
(1)實驗前沒掛鉤碼時，杠桿靜止的位置如圖甲所示，此時應(yīng)將平衡螺母向________調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。?
(2)杠桿平衡后，小麗在左右兩側(cè)分別掛上鉤碼，如圖乙所示，杠桿的______端會下沉，要使杠桿重新在水平位置平衡，在不改變鉤碼懸掛點的位置和沒有多余鉤碼的前提下，只需________________________。?(3)小麗和小華又分別設(shè)計了實驗方案，小麗的方案如圖丙所示，小華的方案如圖丁所示。______的實驗方案更好，理由是_________________________________________________________________________。?
圖丙彈簧測力計的力與力臂垂直，力臂在杠桿上便于測量
(4)實驗中小華提出疑問：如果在杠桿的O點用彈簧測力計施加一個向上的力，這個力在探究實驗時是否影響到杠桿的平衡？__________。理由是_______________________________________________________。
這個作用在杠桿O點的力的力臂等于零，不影響杠桿的平衡
五、計算題。18.建筑工地上的起重機示意圖如圖所示，起重機的電動機功率為3×103 W，它把質(zhì)量為1 t的重物勻速提起24 m時，用時100 s。(g取 10 N/kg)(1)在這段時間內(nèi)，起重機提起重物做功的功率和機械效率分別是多少？
(2)設(shè)OB長為l1，則OA長為l2＝20 m－l1，B端所受的力為F1＝G'＝m'g＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N，A端所受的力為F2＝G＝1×104 N，由杠桿平衡條件F1×l1＝F2×l2得4×104 N ×l1＝1×104 N×(20 m－l1)，解得l1＝4 m，即OB長為4 m。
(2)若AB長為20 m，吊起重物時B端的配重質(zhì)量為4 t，為使起重機不翻倒，則OB長為多少？(不計摩擦和起重機自重)
(1)正方體A的體積VA＝(0.1 m)3＝0.001 m3，A未露出水面時排開水的體積V排＝VA＝0.001 m3，所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3 ×10 N/kg ×0.001 m3＝10 N。
19.邊長為0.1 m、重為20 N的實心正方體A放置在裝有水的容器底部，水深0.45 m，容器底面積為200 cm2?，F(xiàn)用圖甲所示的滑輪組將其勻速提升(忽略繩重、摩擦)。滑輪組繩子自由端的拉力為F，物體A的下表面到容器底部的距離為h，F(xiàn)與h的關(guān)系如圖乙所示。(g＝10 N/kg)(1)求A未露出水面時所受的浮力。
(2)求滑輪組中動滑輪的重力。
(3)A完全脫離水面后，求水對容器底部的壓強。
六、綜合能力題。 20.2022年北京冬奧會的滑雪大跳臺如圖甲所示。
(1)運動員從起點下滑，過程中先后經(jīng)過M、S兩點，他在這兩點的動能和重力勢能如圖乙所示，M點的動能為_______ 。在M、S兩點相比，速度________，機械能__________(后兩空填“M點大”“S點大”或“一樣大”)。?
(2)某同學(xué)制作滑雪大跳臺的模型，把跳臺滑道上段簡化成如圖丙所示的杠桿。O是支點，A是這段滑道的重心，若模型支架對滑道的力F作用在B點，沿bc線。根據(jù)杠桿平衡條件可以判斷，力F______(填“大于”“小于”或“等于”)滑道上段所受的重力；該杠桿是________杠桿。?(3)用圖丁裝置模擬建造滑道，被勻速提升的模型部件重10 N，每個滑輪重 2 N，則拉力F大小為________N。?
1.(2022·廣東)分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是(　　)。
A　 B　 C　 D
2.(2023·廣東)杠桿在如圖所示的位置靜止，此時杠桿________(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)。調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平并靜止，此操作可方便測量力臂，原因是此時_______________________________。?
3.(2023·廣州)圖甲中工人用工具搬運石頭，該工具可簡化成圖乙中的杠桿AB，移動支架，可使支點O在AB間移動。桿水平靜止，忽略桿重。
(1)人對桿的壓力為F1，繩對桿的拉力為F2，F(xiàn)1、F2豎直向下：①在圖乙中畫出F1的力臂l1；②F2的力臂l2＝________(用F1、F2、l1表示)。?
(2)同一塊石頭仍懸掛在桿B端，人對桿A端的壓力方向不變，只通過移動支點O使該壓力變小，桿仍保持水平靜止，支點O應(yīng)向_____(填“A”或“B”)端移動。?
4.(2022·廣東)在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：
(1)小明安裝好杠桿后，發(fā)現(xiàn)其左端下沉，如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向________調(diào)節(jié)。?
(2)如圖乙所示，杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在A處懸掛3個鉤碼，每個鉤碼重0.5 N。如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡，當(dāng)方向為____________時，拉力最小，大小為________N。?(3)課后，小明制作了一個簡易杠桿，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，然后在它兩邊恰當(dāng)位置分別放上不同數(shù)量的同種硬幣，使其在水平位置再次平衡，如圖丙所示，則力臂l1∶l2＝________，若兩邊同時各取走一枚硬幣，則杠桿的________端將下沉。?
5.(2023·廣東)明代宋應(yīng)星在《天工開物》中記載的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)汲水裝置——轆轤，沿用至今。圖甲是一種轆轤，由具有共同轉(zhuǎn)動軸的大輪和小輪組成。提水時，用力使大輪轉(zhuǎn)動，小輪隨之轉(zhuǎn)動并纏繞井繩，提起水桶。

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