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第4节 简单机械-杠杆1 画图与分类,人体杠杆应用
考点一、杠杆的要素与画法
如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。
（一）杠杆的五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示)
(2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示)
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示)
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示)
（二）力臂的画法
要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂的概念---力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。通常按下述步骤即可画出力臂:
(1)在杠杆的示意图上，确定支点O，如图所示。
(2)画好动力作用线及阻力作用线，有时需要用虚线将力的作用线延长。
(3)从支点0向力的作用线引垂线，要画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母1或h，分别表示动力臂或阻力臂。
典例1：（1）如图所示的钢丝钳，其中A是剪钢丝处，B为手的用力点，O为转动轴（支点），图为单侧钳柄及相连部分示意图。请在图中画出钢丝钳剪钢丝时的动力臂和阻力。
（2）如图所示，O为杠杆AC的支点，在B处挂一个物体，，为使杠杆在图示位置平衡，画出施加在杠杆上的最小动力，并画出的力臂。
【答案】(1)(2)
【解析】(1)由图可知，杠杆的支点为O，过支点O作F1作用线的垂线段就是动力臂l1；阻力F2的作用点在A点，剪钢丝时钢丝作用在A点的阻力方向是竖直向下的，所以过A点作竖直向下的阻力F2；如图所示：
(2)杠杆平衡时，动力F1要最小，F1的力臂应最大；由图可知，当动力作用在C点，且CO为动力臂时力臂最大，所用动力最小；动力的方向竖直向上，如图所示
变式1：如图杠杆AB处于平衡状态，O点为杠杆支点，则力F力臂是（ ）
A．OF B．OD C．OC D．DF
【答案】C
【解析】已知O为支点，力臂是从支点O到力的作用线的距离，故左端拉力F的力臂是OC
变式2：（2024九上·鹿城月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】根据对杠杆五要素的认识判断。
【解答】根据图片可知，在划动船桨的过程中，船桨最上面的手固定不动，相当于支点O。中间的手施加动力F1，方向向左；水对桨头上的阻力F2，方向向右。故B正确，而A、C、D错误。
变式3：（1）如下图所示，在杠杆AB上挂了一个重为G的物体。为使杠杆在图中的位置静止，请在杠杆上画出最小的动力F1的示意图（保留作图痕迹）
（2）如下图是双塔钢索斜拉式的大桥可看成是一个杠杆，大桥一部分可抽象为如图乙所示的模型，F2为桥重和车辆对桥的压力，F1为钢索的拉力，O为支点，请在图乙中作出F1的力臂l1（保留作图痕迹）
（3）如下图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆上吊一重物G，在力F的作用下，杠杆静止在水平位置，图中l为动力F的力臂，请作出动力F的示意图（保留作图痕迹）
【答案】
【解析】(1)在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，最省力，即动力臂最长，由图知OB比OA长，所以OB作动力臂最长，过B点与OB垂直向上作垂线就得到动力F1的方向；重物对杠杆的拉力即为阻力F2，方向竖直向下，如图所示
(2)过支点O作垂直于F1作用线的垂线段(即动力臂l1)。如图所示
(3)做出力臂l的垂线，与杠杆相交于一点，即F的作用点，由于G使杠杆沿顺时针方向转动，所以F方向应使杠杆沿逆时针方向转动，如图所示
考点二、杠杆的分类
名称 力臂关系 力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 L1＞L2 F1＜F2 省力但费距离 撬棒、铡刀、起子等
费力杠杆 L1＜L2 F1＞F2 费力但省距离 钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆 L1＝L2 F1＝F2 既不省力也不费力 天平、定滑轮
典例1：（2024九上·南浔期末）农村有一种古老的取水叫辘轳，当人摇转辘轳的手柄时，就可以拉动绕在轴上的绳子，把井水提升了。这种类似辘轳的简单机械科学上称为轮轴。轮轴绕着转动的轴心就是支点，轮轴的把手转动一圈就是如图甲所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，水桶对轴向下的拉力是阻力F2。（如图乙）轮轴实质上是一个可以连续转动的杠杆。
（1）请运用所学知识判断，用图甲的装置打水，其实质是一个 杠杆。（选填“省力”“费力”或“等臂”）
（2）通过对轮轴的认识，判断以下哪个不是轮轴的实例（ ）
A．螺丝刀 B．门把手 C．羊角锤 D．开口扳手
【答案】（1）省力 （2）C
【解析】 要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩（力与 力臂 的乘积）大小必须相等。 即：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用 代数式 表示为F1·l1=F2·l2。（1）若l1＝l2，则F1＝F2，这种杠杆叫做等臂杠杆； （2）若l1＞l2，则F1＜F2，这种杠杆叫做省力杠杆； （3）若l1＜l2，则F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆.
【解答】（1）甲装置中，动力臂大于阻力臂，所以动力小于阻力，为省力杠杆；
（2）轮轴实质上是一个可以连续转动的杠杆。螺丝刀、门把手和扳手在使用时都是轮轴，羊角锤在使用时不属于轮轴，属于杠杆。
故答案为：（1）省力（2）C
变式1：（2024九上·金东期末）下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A．园艺剪 B．筷子 C．汽车方向盘 D．水龙头的扭柄
【答案】B
【解析】费力杠杆是指动力大于阻力、动力臂小于阻力臂的杠杆。费力杠杆可以节省动力移动的距离，这样在移动很小的情况下，可以使另一段的距离移动很多，从而达到预期的目的。
【解答】A．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B符合题意；
C．汽车方向盘，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．水龙头的扭柄在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。
故答案为：B。
变式2：（2022·浙江湖州·中考真题）图为小明同学用老虎钳剪钢丝时的情景，该老虎钳（ ）
A．动力臂大于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压力
B．动力臂小于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压力
C．动力臂大于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压强
D．动力臂小于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压强
【答案】C
【解析】由图可知，用老虎钳剪钢丝的过程中，动力臂大于阻力臂，则老虎钳是省力杠杆；把刀口制得很锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故C符合题意，ABD不符合题意。
变式3：小金推着购物车在超市购物（如图所示），B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物A时，小金先后两次在F点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次让前轮越过A，施加的力与FD垂直并向___________（选填“斜上”或“斜下”）的方向，支点在_________，此时购物车可视为_________杠杆；第二次让后轮越过A，购物车可视为________杠杆。
【答案】斜下 C 省力 省力
【解析】[1][2][3]当购物车前轮遇到障碍物时，支点为C，施加的力与FD垂直并向斜下的方向，此时的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
[4]第二次让后轮越过A，应竖直向上提扶把，车体是绕着B点转动的，故B点就是支点，此时的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
考点三、人体中的杠杆
人体的不少骨骼也构成了杠杆、分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分；骨---一根硬棒；肌肉收缩---动力的来源；两根骨之间可以活动的关节---支点； 移动肢体或物体----阻力的来源。
典例1：（2023九上·萧山月考）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力。从平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从科学角度分析，其实质是改变 的大小。
【答案】（1）变小（2）功率
【解析】 （1）根据重心位置分析阻力臂的变化；根据杠杆平衡条件分析；
（2）根据每次做功一定分析。
【解答】 （1）做仰卧起坐，腹部肌肉拉力是动力，上半身的重力是阻力，将头向前抬起，身体重心更靠近支点，可以减小阻力臂。
根据杠杆的平衡条件可知，阻力和动力臂不变时，阻力臂减小，运动员肌肉所施加的动力不断变小。
（2）在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，改变仰卧起坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。
变式1：（2023九上·玉环月考）人体中有不少骨也构成了杠杆，如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力，由图可以看出，这是一个（ ）
A．费力、省距离的杠杆 B．省力、费距离的杠杆
C．既费力、也费距离的杠杆 D．既省力，也省距离的杠杆
【答案】A
【解析】物理学中把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是任意形状的硬棒。 支点：杠杆绕着转动的点，通常用字母O来表示。动力：使杠杆转动的力，通常用F1来表示。阻力：阻碍杠杆转动的力，通常用F2来表示。动力臂：从支点到动力作用线的距离，通常用L1表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，通常用L2表示。 要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩（力与 力臂 的乘积）大小必须相等。 即：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用 代数式 表示为F1·l1=F2·l2。
【解答】 由图可以看出，这是一个费力杠杆，因为动力臂壁阻力臂小，所以动力大于阻力，是一个费力费力杠杆，费力杠杆具有费力省距离的特点；故答案为：A
变式2：（2024九上·江北期末）快走有利于身体健康。人走路时可以将脚视为杠杆（如图所示）。行走时人的脚掌前端是支点，位于此杠杆的一端，人体受到的重力是阻力，且作用点位于此杠杆的中点，小腿肌肉施加的力是动力，位于此杠杆的另一端，已知小宁的质量是60kgo求：
（1）请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂L。
（2）小腿肌肉产生的拉力。
（3）小宁向前走一步的过程中，重心升高6cm，小宁克服自身重力做的功。
【答案】（1）
（2）解：
（3）解：
【解析】（1）力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂直距离；
（2）脚尖为支点，重力相当于阻力，肌肉的拉力相当于动力，根据杠杆的平衡条件 列式计算即可；
（3）根据W=Gh计算克服重力做的功。
【解答】（1）根据图片可知，O点为支点，F为动力，从O作动力作用线的垂线，从支点到垂足之间的距离就是动力臂，如下图所示：‘
’
变式3：（2023九上·义乌月考）“低头族”长时间看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，项目化学小组建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个质点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点，将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模型测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如下表：
、
低头角度θ/度 0 15 30 45 60
细线拉力F/N 0 7.3 14.0 20.2 25.0
（1）在图乙中画出细线拉力的示意图。
（2）分析表中数据可知：低头角度越大，颈部肌肉的拉力就会越大，这是因为 。
（3）设人的头颅质量为5kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是 N。
（4）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。
【答案】（1）
（2）低头角度越大，重力力臂越大
（3）70
（4）A；B；C
【解析】（1）根据题目的描述确定细线拉力的方向，据此画出对应的示意图；
（2）根据杠杆的平衡条件结合三角函数关系得出颈部肌肉拉力与低头角度的关系；
（3）将头颅看做杠杆模型，同是低头角度为30°，动力臂和阻力臂的大小不变，根据表格中数据得出颈部肌肉所受拉力的大小；
（4）要保护颈椎，应使颈椎受到的力最小，根据上面的结论分析。
【解答】（1）由题意知，细线拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：
；
（2）图乙中，F的力臂为OB，做出乙图中G的力臂LG，如图所示：
根据杠杆的平衡条件可得：G LG=F LF，
则，
由此可知，人低头的角度越大，sinθ越大，则G的力臂越大，肌肉的拉力就越大；
（3）由表格中数据知，当低头角度为30°时，若m=1kg。细线的拉力为14N；
若m=5kg，由于角度不变，所以动力臂和阻力臂不变，则拉力F=5×14N=70N；
（4）由于低头会使颈椎所受压力变大，且角度越大，对颈椎所受压力越大，所以要保护颈椎，不能长时间低头看手机，可适当抬高手机屏幕，减小低头角度，且低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力，故ABC都正确。
故选ABC。
1.下列力臂的画法正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】A．图中力臂在力的作用线上，不是力臂，A错误；
B．图中所示的力臂没有垂直于力的作用线，B错误；
C．图中力臂是从支点O到力F1作用线的距离，C正确；
D．图中力臂在力的作用线上，不是力臂，D错误。
2.（2023·丽水）如图是教室壁挂式实物展台示意图。MN为展示台，PQ为连杆拉住展示台，m为展示物。以下是展示台承裁展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】杠杆的五要素，分为支点，动力臂，动力，阻力臂和阻力。
【解答】若去掉连杆pQ，此时MN展台会逆时针绕着N点转动，故支点在最右侧的N点；PQ的作用效果是拉住展台，避免其展台沿着逆时针方向转动，故其拉力方向为斜向上。
3．生活中处处有科学。下列日常工作在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．独轮车 B．开瓶器 C．钓鱼竿 D．大铡刀
【答案】C
【解析】独轮车、开瓶器和大铡刀在使用时相当于杠杆，动力臂都大于阻力臂，都是省力杠杆，而钓鱼竿在作为杠杆使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
4．（2023九上·杭州期中）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F 是阻力
C．重物给前臂的力F 是动力 D．前臂是一根省力杠杆
【答案】A
【解析】A.杠杆转动时保持不动的点为支点；
B.使杠杆转动的力是动力；
C.阻碍物体运动的力是阻力；
D.根据动力臂和阻力臂的大小关系确定杠杆的分类。
【解答】A.根据图片可知，当前臂转动时，肘关节处保持不动，则前臂杠杆的支点O在肘关节处，故A正确；
B.肱二头肌给桡骨的力F 使杠杆转动，为动力，故B错误；
C.重物给前臂的力F 阻碍物体运动，为阻力，故C错误；
D.根据图片可知，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D错误。
故选A。
5.（2022·四川绵阳·中考真题）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
【答案】A
【解析】建筑工人用独轮车搬运砖头时，独轮车绕轮子轴心转动，则支点是轮子轴心，人手向上的作用力是动力，车厢和砖头的总重力是阻力；已知推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，即动力小于阻力，所以，根据杠杆平衡条件知道，动力臂大于阻力臂，故A正确，BCD错误。
6.（2023·金华模拟）2022年春晚舞剧“青绿腰"中有个动作如图，若将舞者身体视为杠杆，A点为身体重，心，O点为支点，地面对右脚的支持力F为动力，人所受重力G为阻力，该杠杆为 (选填“省力”或“费力")杠杆。假设动力F方向及腿部形态保持不变，随着上身缓缓直立，舞者会觉得右脚受力逐渐 (选填“增大"或“减小”)。
【答案】省力；减小
【解析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。
【解答】（1）根据图片可知，支点为O，体重为阻力，地面对右脚的支持力为动力，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）假设动力F方向及腿部形态保持不变，则动力臂保持不变。随着上身缓缓直立，则阻力臂逐渐减小。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力F逐渐减小，即舞者会觉得右脚受力逐渐减小。
7．学校里面常用的一种移动指示牌，侧面结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架。指示牌被风吹倒时（风向如图所示）可看做杠杆，则支点是___________点（填图中字母）；按图中所示尺寸比例，它属于___________（填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
【答案】C 省力
【解析】[1]根据图示风向可知，当指示牌被风吹倒时，指示牌绕着C点转动，则支点为C点。如图所示：
[2]把风力看成动力，那阻力是指示牌重力，动力臂为l，阻力臂为CE，因为动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
8．（2023九上·温州期末）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
。
【答案】（1）F1
（2）受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和拉力的共同作用；F1的方向是竖直向上的，不会产生向右的动力与摩擦力平衡，因而不可能匀速前进
【解析】（1）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，在其他条件不变情况下，动力臂越大，则动力越小。
（2）根据乙图，对音箱进行受力分析，根据二力平衡的条件分析解答。
【解答】（1）根据乙图可知，轮子为支点，重力G为阻力，作用在拉杆上的力为动力。此时F1的动力臂明显大于F2的动力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，其中较小的力是F1。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 简单机械-杠杆1 画图与分类,人体杠杆应用
考点一、杠杆的要素与画法
如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。
（一）杠杆的五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示)
(2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示)
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示)
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示)
（二）力臂的画法
要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂的概念---力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。通常按下述步骤即可画出力臂:
(1)在杠杆的示意图上，确定支点O，如图所示。
(2)画好动力作用线及阻力作用线，有时需要用虚线将力的作用线延长。
(3)从支点0向力的作用线引垂线，要画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母1或h，分别表示动力臂或阻力臂。
典例1：（1）如图所示的钢丝钳，其中A是剪钢丝处，B为手的用力点，O为转动轴（支点），图为单侧钳柄及相连部分示意图。请在图中画出钢丝钳剪钢丝时的动力臂和阻力。
（2）如图所示，O为杠杆AC的支点，在B处挂一个物体，，为使杠杆在图示位置平衡，画出施加在杠杆上的最小动力，并画出的力臂。
变式1：如图杠杆AB处于平衡状态，O点为杠杆支点，则力F力臂是（ ）
A．OF B．OD C．OC D．DF
变式2：（2024九上·鹿城月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
变式3：（1）如下图所示，在杠杆AB上挂了一个重为G的物体。为使杠杆在图中的位置静止，请在杠杆上画出最小的动力F1的示意图（保留作图痕迹）
（2）如下图是双塔钢索斜拉式大桥可看成是一个杠杆，大桥一部分可抽象为如图乙所示的模型，F2为桥重和车辆对桥的压力，F1为钢索的拉力，O为支点，请在图乙中作出F1的力臂l1（保留作图痕迹）
（3）如下图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆上吊一重物G，在力F的作用下，杠杆静止在水平位置，图中l为动力F的力臂，请作出动力F的示意图（保留作图痕迹）
考点二、杠杆的分类
名称 力臂关系 力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 L1＞L2 F1＜F2 省力但费距离 撬棒、铡刀、起子等
费力杠杆 L1＜L2 F1＞F2 费力但省距离 钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆 L1＝L2 F1＝F2 既不省力也不费力 天平、定滑轮
典例1：（2024九上·南浔期末）农村有一种古老的取水叫辘轳，当人摇转辘轳的手柄时，就可以拉动绕在轴上的绳子，把井水提升了。这种类似辘轳的简单机械科学上称为轮轴。轮轴绕着转动的轴心就是支点，轮轴的把手转动一圈就是如图甲所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，水桶对轴向下的拉力是阻力F2。（如图乙）轮轴实质上是一个可以连续转动的杠杆。
（1）请运用所学知识判断，用图甲的装置打水，其实质是一个 杠杆。（选填“省力”“费力”或“等臂”）
（2）通过对轮轴的认识，判断以下哪个不是轮轴的实例（ ）
A．螺丝刀 B．门把手 C．羊角锤 D．开口扳手
变式1：（2024九上·金东期末）下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A．园艺剪 B．筷子 C．汽车方向盘 D．水龙头的扭柄
变式2：（2022·浙江湖州·中考真题）图为小明同学用老虎钳剪钢丝时的情景，该老虎钳（ ）
A．动力臂大于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压力
B．动力臂小于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压力
C．动力臂大于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压强
D．动力臂小于阻力臂；把刀口制得很锋利，是为了增大压强
变式3：小金推着购物车在超市购物（如图所示），B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物A时，小金先后两次在F点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次让前轮越过A，施加的力与FD垂直并向___________（选填“斜上”或“斜下”）的方向，支点在_________，此时购物车可视为_________杠杆；第二次让后轮越过A，购物车可视为________杠杆。
考点三、人体中的杠杆
人体的不少骨骼也构成了杠杆、分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分；骨---一根硬棒；肌肉收缩---动力的来源；两根骨之间可以活动的关节---支点； 移动肢体或物体----阻力的来源。
典例1：（2023九上·萧山月考）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力。从平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从科学角度分析，其实质是改变 的大小。
变式1：（2023九上·玉环月考）人体中有不少骨也构成了杠杆，如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力，由图可以看出，这是一个（ ）
A．费力、省距离的杠杆 B．省力、费距离的杠杆
C．既费力、也费距离的杠杆 D．既省力，也省距离的杠杆
变式2：（2024九上·江北期末）快走有利于身体健康。人走路时可以将脚视为杠杆（如图所示）。行走时人的脚掌前端是支点，位于此杠杆的一端，人体受到的重力是阻力，且作用点位于此杠杆的中点，小腿肌肉施加的力是动力，位于此杠杆的另一端，已知小宁的质量是60kgo求：
（1）请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂L。
（2）小腿肌肉产生的拉力。
（3）小宁向前走一步的过程中，重心升高6cm，小宁克服自身重力做的功。
变式3：（2023九上·义乌月考）“低头族”长时间看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，项目化学小组建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个质点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点，将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模型测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如下表：
、
低头角度θ/度 0 15 30 45 60
细线拉力F/N 0 7.3 14.0 20.2 25.0
（1）在图乙中画出细线拉力的示意图。
（2）分析表中数据可知：低头角度越大，颈部肌肉的拉力就会越大，这是因为 。
（3）设人的头颅质量为5kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是 N。
（4）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。
1.下列力臂的画法正确的是（ ）
A． B． C． D．
2.（2023·丽水）如图是教室壁挂式实物展台示意图。MN为展示台，PQ为连杆拉住展示台，m为展示物。以下是展示台承裁展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．生活中处处有科学。下列日常工作在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．独轮车 B．开瓶器 C．钓鱼竿 D．大铡刀
4．（2023九上·杭州期中）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F 是阻力
C．重物给前臂的力F 是动力 D．前臂是一根省力杠杆
5.（2022·四川绵阳·中考真题）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
6.（2023·金华模拟）2022年春晚舞剧“青绿腰"中有个动作如图，若将舞者身体视为杠杆，A点为身体重，心，O点为支点，地面对右脚的支持力F为动力，人所受重力G为阻力，该杠杆为 (选填“省力”或“费力")杠杆。假设动力F方向及腿部形态保持不变，随着上身缓缓直立，舞者会觉得右脚受力逐渐 (选填“增大"或“减小”)。
7．学校里面常用的一种移动指示牌，侧面结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架。指示牌被风吹倒时（风向如图所示）可看做杠杆，则支点是___________点（填图中字母）；按图中所示尺寸比例，它属于___________（填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
8．（2023九上·温州期末）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
。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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