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3.4 简单机械（第1课时） 分层练习
科学观念：知道杠杆的含义和杠杆的五要素；了解人体中的杠杆。
科学思维：通过实际情景分析杠杆，从而体会杠杆的五要素。
探究实践：会作杠杆的力臂。
态度责任：通过学习体会杠杆是生活中普遍存在的机械，对人类生活和生产具有重要意义。
01 杠杆的概念及五要素
1．关于杠杆，下列说法正确的是（ ） 。
A．杠杆一定是一根直的硬棒
B．杠杆的支点一定在中间位置
C．每一根杠杆都有一个绕着转动的固定点
D．作用在杠杆上的动力一定和阻力的方向相反
【答案】C
【解析】【分析】根据对杠杆的认识分析判断。
【解答】A.杠杆一定是一根硬棒，但不一定是直的，可能是弯曲的，故A错误；
B.杠杆的支点可能在中间位置，也可能在杠杆的一侧，故B错误；
C.每一根杠杆都有一个绕着转动的固定点，这个点就是支点，故C正确；
D.当支点在杠杆的中间时，作用在杠杆上的动力和阻力的方向相同，故D错误。
故选C。
2．关于力臂，下列说法正确的是（ ）。
A．力臂一定在杠杆上
B．从支点到动力作用点的距离叫动力臂
C．从支点到力的作用线的距离叫力臂
D．力臂不可能等于零
【答案】C
【解析】【分析】根据对力臂的认识分析判断。
【解答】力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上，故A错误；
从杠杆的支点到动力的作用线的距离叫动力臂，故B错误；
从杠杆的支点到力的作用线的距离叫力臂，故C正确；
当力的作用线通过杠杆的支点时，此时力臂为零，故D错误。
故选C。
3．（2023九上·余姚月考）如图是一种新型开瓶器，借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖，该开瓶器可看作一个杠杆．下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】【分析】根据开瓶器的工作过程，分析其中杠杆的几个要素。
【解答】根据图片可知，在用手指下压的过程中，开瓶器的弯角处保持不动，相当于杠杆的支点O；手指对开瓶器的压力为动力F1，作用在下面的拉环上；瓶盖右侧对开瓶器的阻力F2竖直向下，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4．（2024九下·台州月考）如图所示，利用桔槔从井里汲水，它的前端A系一水桶，后端B系一配重物，O为支点。当人沿着AC方向向下拉时，拉力F1的力臂是（ ）
A．OA B．OB C．OC D．OD
【答案】C
【解析】【分析】力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离。
【解答】图中的支点是O，力臂是指从支点到力的作用线的距离，故图中OC是拉力F1的力臂。
故答案为：C。
02 生活中的杠杆
1．如图为用自行车手阐刹车的情景，图中关于该手闸使用时杠杆的示意图正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】【解答】AD．动力臂是支点到动力的垂直距离，阻力臂是支点到阻力的垂直距离，D图中阻力臂与阻力不垂直，所以阻力臂画错了，A符合题意，D不符合题意；
BC．图中动力使杠杆逆时针转动，所以阻力应使杠杆顺时针转动，所以BC两图中阻力的方向错了，BC不符合题意。
故答案为：A。
【分析】动力臂为支点到动力作用线的距离，阻力臂为支点到阻力作用线的距离，固定不动的点为支点。
2．人的手臂相当于一个杠杆，当手拿起物体时，下图中能正确表示该杠杆的支点动力、阻力的是（ ）。
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】【分析】根据手臂的工作过程判断。
【解答】当我们用手拿起物体时，肘关节相当于支点，物体的重力相当于阻力，作用在手上；肱二头肌施加拉力，方向向上，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
1．【答案】D
【解析】【分析】力臂的定义一般为：支点到力的作用线的垂直距离。与动力对应的力臂叫动力臂，与阻力对应的力臂叫阻力臂；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；在杠杆平衡（静止或匀速转动状态）时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
【解答】A、支点到力的作用线的垂直距离叫力臂；故A错误；
B、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；故B错误；
C、托盘天平是典型的等臂杠杆，它的阻力和动力的方向相同；故C错误：
D、支点的位置不固定，可以在动力作用点与阻力作用点之间，也可以在外侧；故D正确；
故答案为：D。
2．【答案】B
【解析】【分析】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。
故选B。
3．【答案】A
【解析】【分析】杠杆的五要素：支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂。
【解答】从图示可知，0是支点，动力和阻力在支点的同一方，故它们的方向应该相反，故选A。
故答案为：A。
4．【答案】B
【解析】【分析】如果动力使杠杆顺时针转动，阻力必须使杠杆逆时针转动。
【解答】在动力的作用下，杠杆可能静止，也可能转动，阻力与动力的作用效果相反。该情境下拭子相当于杠杆，F1绕O点顺时针旋转，F2绕O点逆时针旋转，故B正确，ACD错误。
故答案为：B。
5．【答案】A
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂线段的长度，据此分析判断。
【解答】A.L与动力F的作用线垂直，故A正确；
B.L没有与动力F的作用线垂直，故B错误；
C.L是从动力作用点到动力作用线与支点垂线的距离，而不是从支点O到动力作用线的距离，故C错误；
D.L的起点不是从支点O开始的，肯定不是动力臂，故D错误。
故选A。
6．【答案】B
【解析】【分析】根据力臂的定义判断。
【解答】力臂是从杠杆支点到力的作用线的垂直距离。根据图片可知，O点为支点，标有F的箭头为力的作用线，那么该力的力臂如下图所示：
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
7．【答案】C
【解析】【分析】能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆，固定点为支点，根据动力、阻力的方向分析。
【解答】 根据题意可知，该装置为一个杠杆，MN能绕N点点转动，所以N点为支点O；展示物对MN的压力为阻力F2，方向向下；PQ对杠杆的拉力为动力F1，方向沿QP斜向上，故D正确，而A、B、C错误。
故选C。
8．【答案】D
【解析】【分析】力臂的定义一般为：支点到力的作用线的垂直距离。与动力对应的力臂叫动力臂，与阻力对应的力臂叫阻力臂；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；在杠杆平衡（静止或匀速转动状态）时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
【解答】由于支点到力作用线的垂线段为力臂，根据F1、F2、F3、G四个力的方向和作用点，即可得出力臂最长的一个力为F2；故A、B、C错误，D正确；
故答案为：D。
9．【答案】C
【解析】【分析】考查学生将对杠杆定义及五要素的理解、迁移分析能力
【解答】杠杆的五要素包括：动力，使杠杆转动的力；阻力，阻碍杠杆转动的力；支点，杠杆绕着转动的点；动力臂，从支点到动力作用线的距离；阻力臂，从支点到阻力作用线的距离。
这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，该图钉的工作过程是这样的：用力向上撬杠杆的A点，设备绕着C点顺时针转动，使图钉被拔出。由此可知作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力；作用在B点，沿BD向下，阻碍图钉拔出的力是阻力；C点是支点；D点是图钉尖，在图钉钉入的过程中起作用。故选C
10．【答案】C
【解析】【分析】本题主要考查对杠杆及其支点定义的记忆：能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆；杠杆绕着转动的点叫支点。
【解答】由图可知工人师傅将油桶推上台阶的过程中，在推力（可以看作动力）作用下，油桶绕着与台阶的接触点转动，油桶的重力可以
看作阻力，因此满足杠杆的所有条件，可以看作杠杆．所以选项A、B、D的说法是错误的。
故答案为：C
11．【答案】C；B
【解析】【分析】杠杆上固定不动的点就是杠杆的支点，根据杠杆的使用过程判断即可。
【解答】（1）当推车前轮推到路沿A时，售货员向下按扶把，此时C点左侧的车体下沉，而右侧的车体上翘，唯独C点不动，则这时支点是C；
（2）当后轮遇到路沿A时，售货员向上提扶把，这时支点B点左侧的车体上翘，而右侧的车体下沉，唯独B点不动，则这时支点是B。
12．【答案】解：如图所示：
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂直距离，据此分析解答。
【解答】（1）L2为阻力臂，那么阻力F2肯定通过这条线段的下端点，且与L2垂直。
（2）将F1力的作用线反向延长，通过O点做它的作用线的垂线，O与垂足之间的距离为动力臂L1，如下图所示：
13．【答案】（1）解：如图所示：
（2）解：如图所示：
【解析】【分析】（1）根据瓶起子的使用过程，确定支点、动力、阻力的位置，并画出对应的力臂；
（2）根据钓鱼的过程，确定支点、动力、阻力的位置，并画出对应的力臂；
【解答】（1）使用瓶起子时，起子与瓶盖上表面接触的位置为支点O，阻力作用在瓶盖的边缘，方向向下；动力作用在手柄边缘，方向竖直向上，如下图所示：
（2）钓鱼时，靠近胸口的手作用的位置相当于支点，阻力作用在鱼竿顶端，方向竖直向下；另一只手施加动力，如下图所示：
14．【答案】
【解析】【分析】力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，据此作图即可。
【解答】C点是力F的作用点，那么CF所在的直线就是F力的作用线。从支点O做CF的垂线与它相交，从O到垂足之间的距离就是动力臂L1，如下图：
15．【答案】
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂直距离。
【解答】根据题意可知，O点相当于杠杆的支点，钢索对桥面的拉力F1的方向沿钢索斜向上。通过支点O作F1的作用线的垂线，从O到垂足之间的距离为动力臂L1，如下图所示：
16．【答案】
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂线段的长度，据此完成作图。
【解答】①左侧桌腿为支点，从支点做动力F作用线的垂线，从支点到垂足之间的距离为动力臂L1；
②首先通过O点作竖直向下的带箭头的线段，这就是桌子的重力G。通过左侧桌腿作重力作用线的垂线，从支点到垂足之间的距离为阻力臂L2，如下图所示：
17．【答案】如答图所示。
【解析】【分析】力臂是从支点到力的作用点的垂线段的长度，据此完成力臂的作图。
【解答】（1）首先将F1的力的作用线反向延长，然后通过支点O作它的垂线段，这就是动力臂L1；同理，作出阻力臂L2，如下图所示：
（2）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；将阻力F2的作用线延长，通过支点O作它的垂线段，这就是阻力臂L2，如下图所示：
（3）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；通过O点作动力F2力的作用线的垂线段，这就是动力臂L2，如下图所示：
18．【答案】（1）解： 反向延长F1的作用线，标出从支点O到动力F1作用线的距离，即为动力臂L1；
（2）解：动力F1的作用是使杠杆沿逆时针方向转动，而阻力F2的作用是阻碍其转动，所以F2的方向垂直于杆向下，如图所示：
【解析】【分析】（1）根据力臂的概念画出F1的力臂L1．
（2）阻力是阻碍杠杆转动的力．
19．【答案】解：如图所示：
【解析】【分析】力臂是支点到力的作用线的距离.所以过支点O向力F的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是F的力臂L．石球所受重力G，方向竖直向下，作用点在重心，所以过重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，在线段的末端标上箭头和符号G.
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3.4 简单机械（第1课时） 分层练习
科学观念：知道杠杆的含义和杠杆的五要素；了解人体中的杠杆。
科学思维：通过实际情景分析杠杆，从而体会杠杆的五要素。
探究实践：会作杠杆的力臂。
态度责任：通过学习体会杠杆是生活中普遍存在的机械，对人类生活和生产具有重要意义。
01 杠杆的概念及五要素
1．关于杠杆，下列说法正确的是（ ） 。
A．杠杆一定是一根直的硬棒
B．杠杆的支点一定在中间位置
C．每一根杠杆都有一个绕着转动的固定点
D．作用在杠杆上的动力一定和阻力的方向相反
2．关于力臂，下列说法正确的是（ ）。
A．力臂一定在杠杆上
B．从支点到动力作用点的距离叫动力臂
C．从支点到力的作用线的距离叫力臂
D．力臂不可能等于零
3．（2023九上·余姚月考）如图是一种新型开瓶器，借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖，该开瓶器可看作一个杠杆．下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2024九下·台州月考）如图所示，利用桔槔从井里汲水，它的前端A系一水桶，后端B系一配重物，O为支点。当人沿着AC方向向下拉时，拉力F1的力臂是（ ）
A．OA B．OB C．OC D．OD
02 生活中的杠杆
1．如图为用自行车手阐刹车的情景，图中关于该手闸使用时杠杆的示意图正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．人的手臂相当于一个杠杆，当手拿起物体时，下图中能正确表示该杠杆的支点动力、阻力的是（ ）。
A． B． C． D．
1．下列关于杠杆的说法中，正确的是（ ）
A．从支点到力的作用点之间的距离叫力臂
B．杠杆一定是直的
C．动力与阻力的方向总是相反的
D．支点可以在动力作用点与阻力作用点之间，也可以在外侧
2．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．
3．平板支撑属于肌肉等长收缩的运动，人需要用上肢支撑在地面上静止时，如图所示。能正确表示人在平板支撑时的杠杆示意图是（ ）
A． B． C． D．
4．新冠疫情期间，各地经常进行核酸检测。如图是医务人员在用核酸拭子采集完后，将试子头掰折入试管的情景。该情景下拭子相当于杠杆，下列关于该杠杆的分析正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．下列四个图中，所作力 F 的力臂 L，正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．自行车是简单机械的巧妙结合，如踏脚用到了杠杆原理。若作用在脚踏板上的力为F，下列图中能正确表示出该力的力臂的是（ ）
A． B．C． D．
7．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。以下是展示台承载展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，F1、F2、F3、G四个力中，力臂最长的一个力是（ ）
A．F1 B．G C．F3 D．F2
9．如图，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间。图钉作为杠杆，其支点是（ ）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
10．如图所示，工人师傅将油桶推上台阶，下列说法正确的是（ ）
A．这不能看作杠杆，因为油桶是圆的
B．这不能看作杠杆，因为没有支点
C．这可以看作杠杆，因为满足杠杆的所有条件
D．这可以看作杠杆，支点就是横截面的圆心
11．如图所示的推车可以视为杠杆。当推车前轮推到路沿A时，售货员向下按扶把，这时支点是 ；当后轮遇到路沿A时，售货员向上提扶把，这时支点是 。
12．如图所示，杠杆AO在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请在图中画出力F1的力臂L1和力F2的示意图。
13．杠杆作图题
（1）如图是用瓶起子起瓶盖的示意图。请你在图中画出支点 O 、阻力 F2。
（2）如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O 为支点，请画出 F2 的力臂 L2。
14．如图所示，是一个Z形杠杆，请在图中画出力F对支点O的力臂L。
15．双塔钢索斜拉式的大桥可看成是一个杠杆 ，将大桥一部分抽象为如图乙所示的模型，F2为桥受到的重力，F1为钢索的拉力，O为支点。请在图乙中作出F1的力臂L1。
16．如图所示，课桌的重力作用点在0点。将课桌看成是一个杠杆，若在课桌的C点用力F把右边桌腿抬离地面，抬离过程中左边桌脚为支点，假设抬起时左边桌腿没有滑动。请在图中画出F的力臂L1、重力G的力臂L。
17．如图所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。
18． 胶棉拖把的主要结构如图甲所示，使用时先将棉头浸泡于水中吸水，再拉动拉手，使之绕O点转动，胶棉夹将棉头中多余水挤出后便可清理地板，请在图乙示意图中画出：
（1）动力F1的力臂l1
（2）作用在B点的阻力F2
19．过去农村用的舂米工具是一个杠杆，如图所示是它的结构示意图。O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下打击稻谷。请在图中画出动力F1的力臂和石球所受重力G的示意图。
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