/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
3.4.1 简单机械
化学观念：根据生活中的杠杆了解杠杆的概念及识别;了解杠杆的五要素及人体中的杠杆。研究杠杆的平衡条件及应用;知道杠杆的分类及特点。
科学思维:将实物转化为杠杆简略图，学会用图像解析杠杆。应用杠杆的平衡条件解释生活和生产中的问题;根据实验数据归纳出杠杆平衡条件的数学表达式，应用杠杆平衡条件解决相关问题。
科学探究与实践:识别生活中的杠杆画出杠杆五要素。学会用简单的器材探究杠杆的平衡条件，根据实验数据得出杠杆平衡条件的数学表达式。
科学态度与责任:学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感生活中处处有科学。通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感悟生活中处处有科学通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。
1.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。
2.杠杆五要素:
杠杆绕着转动的固定点0叫做支点;
能够使杠杆转动的力F1叫做动力；
阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力；
从支点到动力作用线的距离l1叫做动力臂；
从支点到阻力作用线的距离l2叫做阻力臂；
3.力臂的画法:定支点:画力的作用线:从支点画力的作用线的垂线:标注力名称。
4.杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们称该现象为杠杆平衡。
5.杠杆平衡的条件:动力x动力臂=阻力x阻力臂，即 F1l1=F2l2
6.实验时使杠杆在水平位置平衡的目的:避免杠杆自身重力对实验产生影响，便于读出力臂的大小。
7.杠杆的分类:
杠杆类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂 l1>l2 L1力 F1F2 F1=F2
优缺点 省力但费距离 省距离费力 既不省力也不省距离
实例 撬棒、瓶盖起子、羊角锤等 镊子、钓鱼竿、理发剪刀等 天平等
任务一:探究杠杆
【活动】尝试着使用图中的各种工具，体验这些工具在使用过程中有什么共同的特征。
【答案】这些工具在使用过程中的共同特征有三个:1.都是硬棒(形状可直可弯，可方可圆，但质地要坚硬)。2.都受到两个作用效果相反的力(一个能使它转动，一个阻碍它转动)。3.工作过程中都在绕着一个固定点转动。
【思考与讨论1】在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂
【答案】生活和生产中杠杆的实例非常多，如钓鱼竿、铡刀、压水机手柄、自行车的刹车手柄等。它们的支点(O)动力(F1)和阻力(F2)、动力臂(l1)和阻力臂（l2）分别如图所示。
【读图】读图，寻找手臂上的杠杆。当手拿物体抬起或放下时，找出相应的杠杆，以及支点、动力、阻力
【答案】当拿起(或放下)物体时，物体对手向下的压力为阻力;收缩或放松)的肱二头肌对骨骼的拉力为动力;两骨骼的接触点为支点。
任务二:探究杠杆的平衡条件及应用
【思考与讨论】寻找人体上的杠杆：将头部抬起、踮起脚跟，如图所示。头部或脚板是否可以看做杠杆？
【答案】可以看作杠杆，将头部抬起是靠杠杆的作用，杠杆的支点在脊柱之顶，支点前后各有肌肉，头颅的重力是阻力。支点前后的肌肉配合起来，有的收缩有的拉长，就形成低头或抬头动作。当你把双脚踮起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这实际上是一个省力杠杆，这时肌肉的拉力比体重要小。
【探究】研究杠杆的平衡
杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。那么杠杆平衡时，应满足什么条件？
1．提出问题：
杠杆平衡时，作用在杠杆上的动力 F1、阻力 F2 和动力臂l1、阻力臂 l2之间存在着怎样的关系呢？
2．建立假设：
在书本P88页中，两个同学在玩跷跷板的时候，结合自己玩跷跷板的体会，怎样才能保持跷跷板平衡？若要把自己这一端往下压，需要把自己的身体往外移动，也就是说，增大力臂。从中我们可以得到启发：杠杆的平衡跟动力、动力臂与阻力、阻力臂有关。
你还能提出什么假设？ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3．设计实验：
利用小组合作的方式设计实验方案。我们可以对跷跷板进行简化，如图所示，用一根带有刻度的均质木尺作为杠杆，用钩码的拉力来代替人的作用力，进行实验研究。
4．进行实验：
（1）把杠杆的中央支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。
（2）在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力。将支点左边钩码对杠杆的作用力记作动力F1，右边钩码对杠杆的作用力记作阻力F2。将动力和阻力填入表内
（3）读出动力臂l1、阻力臂 l2，并填入表内。
（4）改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做4次。把有关数据填入表内
表 3-1 记录表
序号 动力 F1（牛） 动力臂 l1（厘米） 阻力 F2（牛） 阻力臂 l2（厘米）
5．分析与论证：
分析实验数据，得出实验结论：______________________________________________________________________________
【答案】分析与论证:分析实验数据，可知杠杆平衡时，如果动力臂比阻力臂大,则动力比阻力小;动力臂比阻力臂小,则动力比阻力大。如果把每次实验的动力与动力臂相乘,阻力与阻力臂相乘,虽然各次实验的乘积不相同,但每次实验中动力与动力臂的乘积跟阻力与阳力臂的乘积相等,即动力x动力臂=阻力x阻力臂用公式表示为F1l1=F2l2
【思考与讨论2】为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡？
【答案】当杠杆在水平位置平衡时，可以直接在杠杆上读出动力臂、阻力臂的大小并且可消除杠杆自重对平衡的影响。
【思考与讨论3】你还能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？如图所示，赛艇上的桨属于哪类杠杆？
【答案】生活和生产中省力杠杆的实例有:钢丝钳、剪铁皮的剪刀、抽水机手柄、开瓶器、铡刀、撬棒羊角锤、修剪树枝的剪刀等;生活和生产中费力杠杆的实例有钓鱼竿、理发剪刀、起重机吊臂、船桨、扫帚、手臂、镊子、筷子;生活和生产中等臂杠杆的实例有:天平。赛艇上的桨属于费力杠杆。
总结本节的概念，梳理概念之间的联系，画出思维导图。
1.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。
2.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
3.如图所示筷子盒在A处施加向下的力时，筷子会从出口滚出。忽略筷子的压力，以下能正确表示按下A处时杠杆示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：A处施加的动力的方向是向下的，支点在杠杆的最左侧，所以阻力的方向是向上的，根据四个选项可知，A中图正确。
故选：A。
4.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
5.如图所示的工具在正常使用过程中，属于省力杠杆的是（ ）
A．食品夹 B．筷子 C．核桃夹 D．扫把
【答案】C
【解析】【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】 A.食品夹子的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故A不符合题意；
B.筷子的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故B不符合题意；
C.核桃夹的动力臂比阻力臂长，是省力杠杆，故C符合题意；
D.镊子的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故D不符合题意。
故选C。
6.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。
7.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】【分析】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
8.如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M，用一把弹簧测力计依次在A，B，C三点沿圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1，F2，F3，它们的大小关系是（ ）
A．F1=F2=F3=G B．F1＞F2＞F3＞G
C．F1＜F2＜F3＜G D．F1＞F2=F3=G
【答案】A
【解析】【分析】（1）圆的切线与通过切点的半径垂直；
（2）根据杠杆的平衡条件分析几个力的大小。
【解答】分析图片可知，支点O左侧的阻力臂和其它三个动力的动力臂都是圆的半径，
因此阻力臂与其它三个动力的动力臂相等；
根据杠杆的平衡条件得到：G×OD=F×L1；
因为G、OD保持不变，所以F×L1的乘积保持不变；
因为其它三个力的动力臂L1都相等，所以它们的大小相等；
即 F1=F2=F3=G 。
故选A。
9.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，所用杠杆质量分布均匀，钩码质量相同，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中杠杆若右端低，则右端螺母应该向右调节
B．从乙图杠杆平衡状态到丙图，拉力F的力臂变大
C．从乙图杠杆平衡状态到丙图，弹簧秤示数不变
D．丙图中改为沿虚线方向拉，弹簧秤示数不变
【答案】C
【解析】【分析】在探究杠杆平衡的条件的实验中，在实验之前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的好处就是在实验过程中可以直接读出力臂的大小。
【解答】A.在甲图中，若右端低，应将右端的平衡螺母向左调节，故A错误；
B.从乙图杠杆平衡状态再丙图，拉力的力臂变小，故B错误；
C.从乙图杠杆的平衡状态到丙图中，重力的力臂与拉力的力臂都会变化，并且它们之间的比例不变，所以弹簧测力计的示数不变，故C正确；
D.丙图中改为沿虚线方向拉，拉力的力臂增大，则弹簧秤的示数变小，故D错误。
故答案为：C。
10.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
11.如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请在图中作出F1的力臂L1和力F2。
解：做力Fl的延长线，过支点O做力F1作用线的垂线段L1，则线段L1为力F1的力臂；过力臂L2末端，作垂直于L2直线，与杠杆OA的交点为力F2作用点，方向斜向右上方，如图所示：
12.如图所示，OAB为一可绕O点自由转动的轻质杠杆，OA垂直于AB，且OA长度为40cm，AB长度为30cm，在OA中点C处挂一质量为1kg的物块，要求在端点B处施加一个最小的力F，使杠杆在图示位置平衡，则力F的力臂应是______cm，最小的力F是______N。
【答案】50 4
【解析】[1]连接OB，以这条线段作为该力的力臂时力臂最长、力最小，所以力F的力臂就是图中的OB，由勾股定理知道，直角边OA为40cm，AB为30cm，则斜边OB为50cm。
[2]物体的重力G=mg=1kg10N/kg=10N
根据杠杆的平衡条件知道
代入数据解得
13.俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲是小明在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成图乙的杠杆模型，地面对脚的力作用在О点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知小明的体重为600N，OA长为1m，AB长为0.2m。
（1）此类杠杆属于 (选填“省力杠杆”或“费力杠杆”)。图乙中，地面对手的力F与身体垂直，则F为多少牛
（2）图丙是小明手扶支架做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，支架对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。则F1 F2(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】（1）省力杠杆；500
（2）>
【解析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。根据杠杆的平衡条件F1L1=F
2L2列式计算即可。
（2）分析动力臂和阻力臂的大小变化，根据杠杆的平衡条件比较动力的大小变化即可。
【解答】（1）根据图片可知，脚尖相当于支点，重力相当于阻力，作用在重心处；手施加动力。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：600N×1m=F1×（1m+0.2m），解答：F1=500N；
（2）根据题意可知，重力大小不变，阻力臂逐渐减小； 支架对手的力F2与他的身体垂直， 则动力臂不变。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力减小，即F1>F2。
14.小红和小明利用下图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是
（4）小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是
【答案】（1）左
（2）便于测量力臂的大小，同时消除杠杆自重的影响
（3）多次实验的目的是使实验结论具有普遍性
（4）F1L1=F2L2
【解析】【分析】 （1）平衡螺母总是向较轻的一侧调节；
（2）实验时杠杆在水平位置平衡时，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，避免了杠杆重力对杠杆平衡的影响，同时由于重力的方向竖直向下，根据力臂的定义，支点和力的作用点之间的距离即为力臂大小，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（3）根据科学探究中多次测量的目的解答；
（4）分析表中数据得出结论；
【解答】 （1）根据图甲可知，杠杆左端低右端高，则右端较轻，因此要将杠杆调平需要将平衡螺母向右边调节；
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂的大小，同时消除杠杆自重的影响；
（3） 在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是：多次实验的目的是使实验结论具有普遍性；
（4）由表中数据有：
1N×10cm=2N×5cm；
2N×10cm=1N×20cm；
2N×15cm=3N×10cm；
根据表格实验数据得出杠杆平衡条件是：F1L1=F2L2。
15.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：‘
’
16.在体育锻炼时，小金双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，A为人体重心所在位置，此时墙壁对手掌的支撑力是F，如图所示。不计墙壁对手掌的摩擦力。
（1）小金质量为48kg，则墙壁对人的支撑力约为多少？（g取10N/kg）
（2）若增大脚尖与墙壁的距离，手臂仍然水平支撑在墙壁上，支撑力F变大还是变小？分析并说明理由。
（3）若要做撑墙俯卧撑，增加该锻炼的功率的方法有哪些？举1例： 。
【解答】解：（1）假设小正方形的边长为a，由图可知，支撑力F的力臂为L1＝8 a，阻力F2的力臂为L2＝3a，根据杠杆条件，可得F1L1＝F2L2，且F2＝mg，则支撑力：
F180N；
（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，则由图可知动力臂会减小，阻力臂会增大，阻力（人的重力）大小不变，根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大；
（3）在相同的时间内增加做功的多少可以增加功率，所以可以通过负重锻炼，增加速度等来增加功率。
答：（1）小金质量为48kg，则墙壁对人的支撑力约为180N；
（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，则由图可知动力臂会减小，阻力臂会增大，阻力（人的重力）大小不变，根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大；
（3）负重锻炼（增加速度）。
17.早在3000多年以前，勤劳智慧的中国人就已经开始使用杠杆。如图甲所示是他们发明的用来捣谷的舂。若碓头质量为25kg，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。
（1）求碓头的重力：
（2）头竖直下落0.6m，用时0.5s，求重力做功的功率；
（3）质量为80kg的捣谷人，左脚与地面的接触面积为200cm2，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知OA：OB=2：1，求人左脚对地面的压强。
【答案】（1）碓头的重力G=mg=25kg×10N/kg=250N
（2）碓头重力做的功W=Gh=250N×0.6m=150J
重力做功的功率P=W/t=150J/0.5s=300w
（3）∵F1L1=F2L2∴F1×OB=G×OA
∴F1×1=250N×2∴F1=500N
由力的相互作用得，人受到杠杆的力为F3=F1=500N
人左脚对地面的压力F压=F支持=G人―F3=m人g―F3=80kg×10N/kg―500N=300N
人左脚对地面的压强p=F压/S=300N/（200×10―4m2）=1.5×104Pa
【解析】【分析】（1）根据公式 G=mg 计算锥头的重力；
（2）根据计算W=Gh碓头重力做的功，再根据计算重力做功的功率；
（3）首先根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算右脚对杠杆的力F1 ，再根据相互作用力的原理计算人受到杠杆的作用力F3。然后根据平衡力的知识F压=F支持=G人―F3计算人的左脚对地面的压力，最后根据计算左脚对地面的压强。
18.如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD=35厘米，DA=30厘米，DC=40厘米，DC垂直于AD。
（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F.有多大
（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请画图施加的最小动力F1，并计算至少为多大
【答案】（1）以D点为支点，DA=30cm，DB=35cm，
灯的重力为：G=mg=6kg×10N/ kg=60N，
根据杠杆平衡条件：DA×FA-DB×G，即30cm×FA=35cm×60N，解得，FA=70N
（2）由题意可知壁灯绕A点逆时针转动A点为支点，则AC为最长的动力臂，根据杠杆平衡条件可知动力臂最长时，动力最小，
根据勾股定理可得：AC=
根据杠杆平衡条件可得F1×AC=DB×G 即
【解析】（1）根据图乙可知，D为杠杆的支点，灯的重力相当于阻力，阻力臂为DB；墙壁对A的作用力相当于动力，动力臂为AD，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
（2）壁灯绕A点逆时针转动A点为支点，则AC为最长的动力臂，根据杠杆平衡条件可知动力臂最长时，动力最小。首先根据勾股定理计算出AC的长度，再根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
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3.4.1 简单机械
化学观念：根据生活中的杠杆了解杠杆的概念及识别;了解杠杆的五要素及人体中的杠杆。研究杠杆的平衡条件及应用;知道杠杆的分类及特点。
科学思维:将实物转化为杠杆简略图，学会用图像解析杠杆。应用杠杆的平衡条件解释生活和生产中的问题;根据实验数据归纳出杠杆平衡条件的数学表达式，应用杠杆平衡条件解决相关问题。
科学探究与实践:识别生活中的杠杆画出杠杆五要素。学会用简单的器材探究杠杆的平衡条件，根据实验数据得出杠杆平衡条件的数学表达式。
科学态度与责任:学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感生活中处处有科学。通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感悟生活中处处有科学通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。
1.如果 ，这根硬棒就叫做杠杆。
2.杠杆五要素:
杠杆绕着转动的固定点0叫做 ;
能够使杠杆转动的力F1叫做 ；
阻碍杠杆转动的力F2叫做 ；
从支点到动力作用线的距离l1叫做 ；
从支点到阻力作用线的距离l2叫做 ；
3.力臂的画法: 。
4.杠杆在动力和阻力的作用下 或 时，我们称该现象为杠杆平衡。
5.杠杆平衡的条件: ，即
6.实验时使杠杆在水平位置平衡的目的: 。
7.杠杆的分类:
杠杆类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂
力
优缺点 省力但费距离 省距离费力 既不省力也不省距离
实例 撬棒、瓶盖起子、羊角锤等 镊子、钓鱼竿、理发剪刀等 天平等
任务一:探究杠杆
【活动】尝试着使用图中的各种工具，体验这些工具在使用过程中有什么共同的特征。
【思考与讨论1】在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂
【读图】读图，寻找手臂上的杠杆。当手拿物体抬起或放下时，找出相应的杠杆，以及支点、动力、阻力
任务二:探究杠杆的平衡条件及应用
【思考与讨论】寻找人体上的杠杆：将头部抬起、踮起脚跟，如图所示。头部或脚板是否可以看做杠杆？
【探究】研究杠杆的平衡
杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。那么杠杆平衡时，应满足什么条件？
1．提出问题：
杠杆平衡时，作用在杠杆上的动力 F1、阻力 F2 和动力臂l1、阻力臂 l2之间存在着怎样的关系呢？
2．建立假设：
在书本P88页中，两个同学在玩跷跷板的时候，结合自己玩跷跷板的体会，怎样才能保持跷跷板平衡？若要把自己这一端往下压，需要把自己的身体往外移动，也就是说，增大力臂。从中我们可以得到启发：杠杆的平衡跟动力、动力臂与阻力、阻力臂有关。
你还能提出什么假设？ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3．设计实验：
利用小组合作的方式设计实验方案。我们可以对跷跷板进行简化，如图所示，用一根带有刻度的均质木尺作为杠杆，用钩码的拉力来代替人的作用力，进行实验研究。
4．进行实验：
（1）把杠杆的中央支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。
（2）在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力。将支点左边钩码对杠杆的作用力记作动力F1，右边钩码对杠杆的作用力记作阻力F2。将动力和阻力填入表内
（3）读出动力臂l1、阻力臂 l2，并填入表内。
（4）改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做4次。把有关数据填入表内
表 3-1 记录表
序号 动力 F1（牛） 动力臂 l1（厘米） 阻力 F2（牛） 阻力臂 l2（厘米）
5．分析与论证：
分析实验数据，得出实验结论：______________________________________________________________________________
【思考与讨论2】为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡？
【思考与讨论3】你还能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？如图所示，赛艇上的桨属于哪类杠杆？
总结本节的概念，梳理概念之间的联系，画出思维导图。
1.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
2.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
3.如图所示筷子盒在A处施加向下的力时，筷子会从出口滚出。忽略筷子的压力，以下能正确表示按下A处时杠杆示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
4.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
5.如图所示的工具在正常使用过程中，属于省力杠杆的是（ ）
A．食品夹 B．筷子 C．核桃夹 D．扫把
6.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
7.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
8.如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M，用一把弹簧测力计依次在A，B，C三点沿圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1，F2，F3，它们的大小关系是（ ）
A．F1=F2=F3=G B．F1＞F2＞F3＞G
C．F1＜F2＜F3＜G D．F1＞F2=F3=G
9.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，所用杠杆质量分布均匀，钩码质量相同，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中杠杆若右端低，则右端螺母应该向右调节
B．从乙图杠杆平衡状态到丙图，拉力F的力臂变大
C．从乙图杠杆平衡状态到丙图，弹簧秤示数不变
D．丙图中改为沿虚线方向拉，弹簧秤示数不变
10.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。
11.如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请在图中作出F1的力臂L1和力F2。
12.如图所示，OAB为一可绕O点自由转动的轻质杠杆，OA垂直于AB，且OA长度为40cm，AB长度为30cm，在OA中点C处挂一质量为1kg的物块，要求在端点B处施加一个最小的力F，使杠杆在图示位置平衡，则力F的力臂应是______cm，最小的力F是______N。
13.俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲是小明在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成图乙的杠杆模型，地面对脚的力作用在О点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知小明的体重为600N，OA长为1m，AB长为0.2m。
（1）此类杠杆属于 (选填“省力杠杆”或“费力杠杆”)。图乙中，地面对手的力F与身体垂直，则F为多少牛
（2）图丙是小明手扶支架做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，支架对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。则F1 F2(选填“>”、“=”或“<”)。
14.小红和小明利用下图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是
（4）小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是
15.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。
16.在体育锻炼时，小金双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，A为人体重心所在位置，此时墙壁对手掌的支撑力是F，如图所示。不计墙壁对手掌的摩擦力。
（1）小金质量为48kg，则墙壁对人的支撑力约为多少？（g取10N/kg）
（2）若增大脚尖与墙壁的距离，手臂仍然水平支撑在墙壁上，支撑力F变大还是变小？分析并说明理由。
（3）若要做撑墙俯卧撑，增加该锻炼的功率的方法有哪些？举1例： 。
17.早在3000多年以前，勤劳智慧的中国人就已经开始使用杠杆。如图甲所示是他们发明的用来捣谷的舂。若碓头质量为25kg，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。
（1）求碓头的重力：
（2）头竖直下落0.6m，用时0.5s，求重力做功的功率；
（3）质量为80kg的捣谷人，左脚与地面的接触面积为200cm2，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知OA：OB=2：1，求人左脚对地面的压强。
18.如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD=35厘米，DA=30厘米，DC=40厘米，DC垂直于AD。
（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F.有多大
（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请画图施加的最小动力F1，并计算至少为多大
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