6.5 探究杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆及其平衡条件
知识点 1 认识杠杆
1.如所示是用螺丝刀撬图钉时的场景,若把螺丝刀看成杠杆,则支点为 ,动力为 ,阻力作用点为 ,阻力是 对 的作用力,方向 (选填“向上”或“向下”)。
知识点 2 力臂的理解及作图
2.如所示,力臂的画法正确的是 ( )
3.在中画出杠杆所受的力F1和F2的力臂.
知识点 3 探究杠杆的平衡条件
4.某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前,若杠杆在如甲所示的位置静止,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。为使杠杆水平平衡,应将平衡螺母向 调节。将杠杆调节至水平平衡的目的是消除 对实验的影响。
(2)杠杆平衡后,小明在如图乙所示的A位置挂上3个钩码,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应在B位置挂上 个钩码。
(3)下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据:
实验次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 2 5 1 10
2 3 10 2 15
3 2 30 3 20
分析表中实验数据可以得出结论:杠杆的平衡条件是 。
5.如所示,小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书针钉入M点下方的纸张中,中能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图的是 ( )
6.(2021贺州)现有若干个规格相同的钩码,如所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆的A点挂钩码( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
7.市政府实行的“绿色早餐工程”用如所示的推车供应早餐,餐点均匀摆放在餐车内。售货员推车前进,当推车前轮遇到路沿A时,售货员向下按扶把,这时推车可以视为杠杆,支点是 ;当后轮遇到路沿A时,售货员向上提扶把,这时支点是 。(均选填“前轮”或“后轮”)
8.在中画出杠杆所受的阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2。
9.利用如0甲所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,要使杠杆在水平位置平衡,可将杠杆右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。杠杆平衡后,在整个实验过程中, (选填“可以”或“不可以”)再旋动两侧的平衡螺母。
(2)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上3个钩码,作为动力F1,在B点处挂上2个钩码,作为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2。但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是 。
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立 ”于是小明同学利用如图丙所示的装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆的平衡条件不相符,其原因可能是 对实验产生了影响。
(4)利用图乙装置进行实验,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂L1和动力F1的数据,绘制了L1-F1的关系图像如图丁所示。请根据图像推算,当L1为0.6 m时,F1为 N。
考|题|展|示
10.(2021泰州)如1所示,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均相同)( )
A.两侧钩码同时向支点移动一格
B.两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C.左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码
D.左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
答案
6.5 探究杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆及其平衡条件
1.O F1 B 图钉 螺丝刀 向下
2.C
3.如图所示
已知支点为O,过支点O作力F1的作用线的垂线段L1,作力F2的作用线的垂线段L2,那么L1、L2即为力F1和F2的力臂。
4.(1)平衡 左 杠杆自重 (2)4
(3)F1L1=F2L2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)
5.A 据图可知,当按压订书机时,订书机会绕着它左边的固定点O转动,即O为支点;
所按压的N点为动力F1的作用点,F1的方向向下,支点O到动力F1作用线的距离为L1;而装订的纸张对订书机有一个向上的阻力F2,M点就是阻力F2的作用点,支点O到阻力F2作用线的距离为阻力臂L2。
6.C 7.后轮 前轮
8.如图所示
9.(1)右 不可以
(2)没有经过多次测量就得出结论,结论不具有普遍性
(3)杠杆自身的重力 (4)0.10.D 6.5 探究杠杆的平衡条件
第2课时 杠杆的分类及应用
知识点 1 杠杆的分类
1.根据动力臂和阻力臂的长短关系,可以将杠杆分为三类:动力臂大于阻力臂的杠杆叫
杠杆;动力臂小于阻力臂的杠杆叫 杠杆;动力臂等于阻力臂的杠杆叫
杠杆。
2.如2所示的工具中属于省力杠杆的是 ( )
知识点 2 杠杆平衡条件的应用
3.如3所示,一名同学用棒挑着重物扛在肩上行走,此时他双手所用的力大于物重,要使所用力减小些,可采用的办法是将重物 肩膀,或者是将手 肩膀。(均选填“远离”或“靠近”)
4.如4所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3 m,OB=0.2 m。A处挂一个质量为2 kg的物体,B处施加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则:
(1)物体的重力大小为多少
(2)F的大小为多少
知识点 3 杠杆中最小力的问题
5.如5所示,要使杠杆处于平衡状态,在A点分别作用的四个力中,最小的是 ( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F
6.如6所示,轻质杠杆ABC上挂有匀质正方体。请画出使杠杆在图示位置平衡的最小动力F1的示意图。
知识点 4 杠杆的动态平衡
7.如7所示是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,用弹簧测力计在A处竖直向上拉,杠杆保持水平平衡。若弹簧测力计由竖直逐渐向右倾斜,则拉力的力臂 ,为使杠杆保持水平平衡,则弹簧测力计的示数 。(均选填“变大”或“变小”)
8.如8所示,力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
9.室内垃圾桶平时桶盖关闭防止垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图(如9所示),可确定桶中有两个杠杆在起作用,两杠杆的支点分别为O1、O2,则对应的杠杆分别为( )
A.省力杠杆、省力杠杆
B.省力杠杆、费力杠杆
C.费力杠杆、费力杠杆
D.费力杠杆、省力杠杆
10.如0所示,在水平力F的作用下,使硬棒沿逆时针方向匀速转动,在棒与竖直方向的夹角由θ增大到θ'的过程中 ( )
A.拉力F不变,F的力臂变小
B.拉力F不变,F的力臂变大
C.重力G不变,G的力臂变小
D.重力G不变,G的力臂变大
11.如1所示,人的前臂可以看成以肘关节为支点的杠杆,当手托铅球曲肘时,胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力,铅球对前臂施加一个阻力。
(1)前臂属于 杠杆,这种结构的好处是 。
(2)请画出图中铅球对手的阻力F2的力臂L2。假设阻力臂的长度为25 cm,铅球的重力为30 N,动力臂的长度为5 cm,则肱二头肌对前臂的拉力为 N。
(3)当手将铅球绕肘关节缓慢地向上托起时,肌肉所提供的动力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
12.2中,轻质均匀杆OB长1 m,能绕支点O转动,B端用细绳BC竖直悬于C点,有一重力为200 N的物块挂在A点,OA长0.3 m。
(1)求此时绳BC对杠杆的拉力大小。
(2)若绳BC能承受的最大拉力为150 N,移动重物到某一位置,绳BC恰好断裂,求重物悬挂点到支点O的距离。
考|题|展|示
13.(2021河南)如3所示,工人师傅正在使用一根硬棒撬石头,使用此硬棒( )
A.省力且省距离 B.省力但费距离
C.费力且费距离 D.费力但省距离
14.(2021怀化)如4所示情境中的杠杆属于费力杠杆的是 ( )
答案
6.5 探究杠杆的平衡条件
第2课时 杠杆的分类及应用
1.省力 费力 等臂
2.B 船桨、筷子属于费力杠杆,托盘天平属于等臂杠杆,扳手属于省力杠杆,故B正确,A、C、D错误。
3.靠近 远离
4.(1)物体的重力:
G=mg=2 kg×9.8 N/kg=19.6 N。
(2)由杠杆的平衡条件可得,F×OB=G×OA,
即F×0.2 m=19.6 N×0.3 m,
解得F=29.4 N。
5.C
6.如图所示
7.变小 变大
8.C
在杠杆缓慢由A到B的过程中,动力臂L1的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,阻力臂L2逐渐增大。由杠杆的平衡条件知:F×L1=G×L2,当L1、G不变时,L2越大,F越大,因此拉力F在这个过程中逐渐变大。
9.B
10.D
力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。由于重力G不变,其力臂L2变大,F的力臂L1变小;由杠杆平衡条件可得,F一定变大,故A、B、C错误,D正确。
11.(1)费力 省距离
(2)如图所示 15
(3)减小
(1)若把前臂看成杠杆,支点在肘关节的位置,肱二头肌收缩抬起前臂的力是动力,重物作用在手上产生的力是阻力;当曲肘将重物举起时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,费力但省距离。
(2)根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2,
代入数据:F1×5 cm=30 N×25 cm,
解得F1==150 N。
(3)当手将铅球绕肘关节缓慢地向上托起时,阻力和动力臂大小不变,阻力臂变小,由杠杆的平衡条件可知,动力将减小。
12.(1)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得,F×OB=G×OA,
即F×1 m=200 N×0.3 m,
解得绳BC对杠杆的拉力:F=60 N。
(2)设重物悬挂点到支点O的距离为L时,绳BC恰好断裂,
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得,
F'×OB=G×L,
即150 N×1 m=200 N×L,
解得重物悬挂点到支点O的距离:L=0.75 m。
13.B 用该硬棒撬动石头时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,省力的同时,要费距离,故B正确。
14.C
