4.1C 杠杆的应用（含答案）—沪教（上海）版八年级物理下册学案

第四章4.1c 杠杆的应用
[学习目标]
1．能说出省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的结构特点和作用．
2．会判断常见的简单机械属于省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆．
3．能应用杠杆的平衡条件分析、解答生产生活中有关杠杆应用的问题．
[知识解读]
1. 杠杆的分类
1．当l1＞l2时，F1＜F2，叫省力杠杆（费距离）．
2．当l1＜l2时，F1＞F2，叫费力杠杆（省距离）．
3．当l1＝l2时，F1＝F2，叫等臂杠杆（既不省力也不省距离）．
杠杆的种类 结构特点 作用特点 常见机械
是否省力 是否省距离
省力杠杆 动力臂＞阻力臂（l1＞l2） 省力（F1＜F2） 费距离 切纸刀、羊角榔头
费力杠杆 动力臂＜阻力臂（l1＜l2） 费力（F1＞F2） 省距离 镊子、筷子
等臂杠杆 动力臂＝阻力臂（l1＝l2） 既不省力，也不费力（F1＝F2） 既不省距离，也不费距离 天平、摩天轮
2．杠杆平衡时一定在水平位置吗？
杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡，注意我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验，是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡是不多的，在许多情况下，杠杆是倾斜静止，这是因为杠杆受到几个相互平衡力作用，所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成平衡状态.
3．如何判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆？
判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆的方法基本可以分为两种。
（1）正确分析并比较动力臂和阻力臂的大小，若动力臂比阻力臂长，则为省力杠杆；若动力臂比阻力臂短，则为费力杠杆；若动力臂与阻力臂长度相等，则为等臂杠杆。
（2）分析当使用杠杆用的力比不使用杠杆而直接作用于物体的力大时，该杠杆为费力杠杆，反之为省力杠杆，若相等，则为等臂杠杆。
4．费力杠杆一定没有省力杠杆好吗？
杠杆没有好坏之分，使用哪种杠杆，关键看使用的用途，例如当我们要剪铁皮时，剪开铁皮需要很大的力，自然会选用动力臂大于阻力臂的铁皮剪刀；而理发时剪刀需要灵活，且不需要很大的力，我们就会选用动力臂小于阻力臂的理发剪刀。
[经典例说]
【例1】用羊角锤拔钉子，羊角锤可以看成一个杠杆，如图甲所示．如果人在柄上A点用力，力的方向与锤柄垂直，说明它是省力杠杆还是费力杠杆．
【思路点拨】画出杠杆示意图，把杠杆的五要素都标出来．具体的作法是：
先要辨认杠杆，弄清物体的哪一部分是杠杆，用粗线条把杠杆的形状、轮廓表示出来．羊角锤拔钉子时，杠杆轮廓见图乙；在图乙上确定支点O、动力F1和阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2．从图上可以看出L1＞L2，故羊角锤是省力杠杆．
【例2】正常使用下列工具时，哪些属于省力杠杆？哪些属于费力杠杆？
①剪铁皮的剪刀；②镊子；③理发用的剪刀；④钓鱼竿；⑤扳手；⑥开瓶盖的起子。
【思路点拨】人们在使用①⑤⑥这些工具时，能用较小的动力克服很大的阻力，因而它们属于省力杠杆；而在使用②③④这些工具时，杠杆受到的阻力较小，因而把它们设计成费力杠杆，以便省距离（动力的作用点移动较小的距离时，阻力的作用点移动较大的距离）。
【例3】 如图所示是列车上出售食品的手推车，当前轮遇到障碍物时，售货员向下按扶把，若把手推车视为杠杆，这时杠杆的支点是 ；当后轮遇到障碍物时，售货员向上抬扶把，这时杠杆的支点是 ，此时手推车可视为杠杆 。（填“省力”或“费力”）
【思路点拨】当前轮遇到障碍物时，售货员向下按扶把，此时前轮抬起，所以杠杆的支点应是后轮；当后轮遇到障碍物时，售货员向上抬扶把，这时后轮抬起，前轮仍与地面接触.所以，此时前轮是杠杆的支点，货物的重力G可看成阻力，扶把向上的力可视为动力，在正解图中画出动力臂L1和阻力臂L2，很显然：L1＞L2是省力杠杆。
【解答】本题答案为：后轮 前轮 省力
【例4】．如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（ ）
A．三个杠杆都是省力杠杆
B．三个杠杆都是费力杠杆
C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆
D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆
【思路点拨】解答此题的关键是认清支点的位置，然后判断动力臂和阻力臂的长度大小。若动力臂比阻力臂长，则为省力杠杆；若动力臂比阻力臂短，则为费力杠杆；若动力臂与阻力臂长度相等，则为等臂杠杆。对于杠杆ABC来说，B为支点，AB为动力臂，BC为阻力臂，因为AB>BC，所以该杠杆为省力杠杆．对于杠杆OBD来说，O为支点，OB为动力臂，OD为阻力臂，OD>OB，所以该杠杆为费力杠杆．对于杠杆OED来说，OE是动力臂，OD是阻力臂，OD>OE，所以该杠杆也是一费力杠杆。
【解答】本题答案为：C
[跟踪训练]
一、填空题
1．根据杠杆平衡条件可知，当_____________________时，杠杆为省力杠杆；下列提供的杠杆属费力杠杆的是（填序号）_____________________，使用费力杠杆的优点是___________________________________。
提供的杠杆是：A、撬棒。B、抽水机手柄。C、独轮车。D、钢丝钳。E、汽水瓶盖板头。F、摄子。G、理发剪刀。H、羊角锤。I、道钉撬。K、天平。
2．如图，撬棒AB长1.8米，AO长40厘米，重物对棒A端的压力F＝700牛，则要撬动重物需要的最小力为_______牛，作用的位置应在_______，方向______________。为了更加省力，可将支点O向_______端移动。
3．一根木质拐杖在O点处将其支起时，拐杖恰好处于水平状态，如图若在O点处将拐杖砍断，则_________段的质量大于_________段的质量．
4．如下图所示，杠杆处于水平位置，竖直向下拉的弹簧秤示数为3牛，则左侧所挂物体重___________牛，若将弹簧秤改在A点施力，使杠杆仍然保持水平平衡，则弹簧秤应竖直向_______ (填“上”或“下”)拉，弹簧秤的示数为________牛。
5．如右上图所示，O是轻质杠杆的支点，已知OA=OB，物体G=50牛，当杠杆在水平位置平衡时，拉力F的大小为_________牛。
6．如图表示人的肱二头肌收缩使前臂曲肘时的情况，图中已标出了支点位置、桡骨及茶杯的受力方向．人的前臂是一个_____力杠杆，这种结构给人带来的好处是_____。
7．某同学分别用如图所示的甲、乙两种方法挑着同一物体行走．甲图中肩受到的压力_____乙图中肩受到的压力；甲图中手施加的动力_____乙图中手施加的动力．（填“大于”“等于”或“小于”）
二、选择题
8．一个杠杆属于省力杠杆，那么（　　）
A．阻力臂大于动力臂
B．动力臂大于阻力臂
C．动力臂等于阻力臂
D．无法确定
9．如图中的F1、F2和F3表示先后用三个方向不同的力，分别作用在撬棒上都能把石头撬起．其中最小的力是（　　）
A．F1
B．F2
C．F3
D．一样大
10．如图所示杠杆中属于费力杠杆的是（　　）
11．各式各样的剪刀都是一对杠杆，要剪开较硬的物体，使用下图所示哪种剪刀最合适（　　）
12．如下图所示，粗细不均匀的木棒，用细线吊在O点木棒恰好平衡，若沿O点竖直分成两段， 则( )
A. 粗的一段重 B. 细的一段重
C.一样重 D.无法判定
三、计算题
13．有一根1.6米长的杠杆，左端挂300 牛的物体，右端挂500牛的物体，若不计杠杆重力，要使杠杆平衡，支点应在什么位置？如果两端各加100牛的重物，支点应向哪端移动？移动多少？
14．如图所示是锅炉安全阀门示意图．已知OB长8厘米，A处所挂重锤的重力为50牛．蒸汽对阀门的安全压力值为300牛，为了保证锅炉的安全使用，重锤离支点O应多远 如果将重锤向右移动4厘米，为了保证安全应改挂一个多少牛的重锤
答案
1、 填空题
1．动力臂大于阻力臂； F、G；少移动距离。 2．200；B点；垂直杠杆向下；A。
3．左；右。 4． 6； 上； 2。 5．200。 6．费 ； 肱二头肌收缩一点时，手就能移动较大距离。 7．小于；小于。
2、 选择题
8． B 省力杠杆的动力臂大于阻力臂。
9．B 作用在同一点的几个力，力臂最大的是垂直于支点与力的作用点连线方向的力。所以正确答案选B。
10．D 分析钓鱼竿使用时的动力臂和阻力臂大小，发现动力臂小于阻力臂，所以它是费力杠杆，也可以这样考虑，用鱼竿钓鱼比直接用手拎鱼费力，所以选D。
11．B 要剪开较硬的物体，需要用省力杠杆，即柄较长的剪刀。所以选B。
12．A 平衡时，粗端的重力的重心比细端的重力的重心离支点近，所以粗端的重力大于细端的重力，选A。
3、 计算题
13．
解：F1=300N,F2=500N，设肩头距左端L1，杠杆长L，则距右端L2=L-L1，由平衡条件F1L1=F2L2=F2(L-L1)，故：
L1=L=×1.6m=1m
答：支点应距左端1米时杠杆才能平衡。
如果两端各加100牛，则F1′=400N,F2′=600N，
L1′=L=×1.6m=0.96m
L1-L1′=1m-0.96m=0.04m
答：支点应向左端移动　移动0.04米。
14．
解：当杠杆平衡时 G·OA=F·OB
当重锤向右移动4厘米，OA=48cm+4cm=52cm
答：分别为0.48米；46.15牛。
A
B
O
正解图
例题1图
正解图
例题3图
例题4图
第3题图
第2题图
第5题图
第4题图
第7题图
第6题图
第9题图
第10题图
第11题图
第12题图
第14题图