12.1　杠杆 第1课时　杠杆　杠杆的平衡条件 同步练（含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册

第1节　杠杆
第1课时　杠杆　杠杆的平衡条件
杠杆
1.关于杠杆,下列说法中正确的是 (　　)
A.杠杆一定是一根直的硬棒
B.杠杆的支点一定在杠杆上,且在杠杆的中间位置
C.作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力方向相反
D.力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上
2.如图所示,工人师傅用一根铁棒撬起木箱,铁棒可以看成是一个　　　　,下方地面的支撑点称为　　　　,是杠杆绕着转动的固定点,工人向上施加的使杠杆转动的力叫作　　　　力。
3.画出甲、乙两图的力臂。
甲 乙
杠杆的平衡条件
4.一根原木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀,现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力,(g取10 N/kg)则原木的质量大约为 (　　)
A.50 kg B.100 kg
C.250 kg D.500 kg
5.(物理学与日常生活)如图所示,衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子。将三条相同的毛巾按下图各种挂法晾晒在室外的铁丝上,能让衣架在水平方向保持平衡的是 (　　)
A B C D
6.(传统文化)如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O点为固定转轴,A点处连接着石球,脚踏杆的B点处可使石球升高,抬起脚,石球会落下去击打稻谷。石球重50 N,不计摩擦和杆重。
(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起。F1的力臂为　　　　m。
(2)脚竖直向下至少用力F2为　　　　N,才能将石球抬起,F2和F1的大小关系为F2　　　　F1。
1.小明用如图所示的装置探究杠杆平衡条件,实验中杠杆始终保持水平平衡。此时弹簧测力计处于竖直方向,他发现弹簧测力计示数稍稍超过测量范围。为了完成实验,下列方案可行的是(　　)
A.钩码的数量适当增加
B.钩码的位置适当左移
C.弹簧测力计转到图中虚线位置
D.弹簧测力计的位置适当向左平移
2.(2025广州阶段练习)如图1所示,在硬尺AB的7 dm刻度处C点挂一重9 N的物体M,并在3 dm刻度处施加一个竖直向上、大小为3 N的动力F使硬尺AB保持水平静止,硬尺AB的质量不计,完成下列问题。
图1
图2
(1)根据数据分析,支点的位置在杠杆的　　　　dm刻度处。
(2)如图2,此时支点的位置在杠杆的0 dm刻度处,如果动力F的作用点在3 dm处。要使硬尺AB保持水平静止,F的大小可能为　　　　(选填序号:①20 N、②21 N、③24 N)。
(3)根据第(2)问,在图2中画出杠杆的阻力F2和最小动力F的力臂l。
3.如图,小明同学正在水平面上做俯卧撑(手臂处于竖直方向),其在最高点处于静止状态。已知他的质量为45 kg。(g取10 N/kg)求:
(1)他所受的重力G。
(2)地面对他手的支持力F。
4.(科学探究)(2024河北中考改编)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,小明使用可绕O点自由转动且刻度均匀的杠杆,以及多个重为0.5 N的钩码进行了以下操作:
图1 图2 图3
(1)不挂钩码时,杠杆在如图1所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜。此时小明应向　　　　(选填“左”或“右”)调节杠杆右边的螺母,使杠杆水平并静止,达到平衡状态。
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2,测出杠杆水平平衡时的动力臂l1和阻力臂l2,多次实验并把数据填入下表。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 0.1 3.0 2.0 0.15
4 2.0 0.15 1.5 0.2
小明分析表格中的数据发现,第　　　　次实验数据有误,剔除这一组数据后,初步得出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)第4次实验结束后,小明撤去右侧钩码,改用弹簧测力计继续实验。如图2所示,他在左侧A点悬挂三个钩码,再用弹簧测力计(未画出)在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数可能为　　　　(选填序号)。
①2.0 N　②2.5 N　③3.0 N　④3.5 N
(4)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时,用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来,图3为筷子稳定时的俯视图,筷子MN的重心在O'点,此时　　　　(选填“MO'”或“O'N”)段更重一些。
【详解答案】
课堂达标
1.D　2.杠杆　支点　动
3.如图所示:
甲 乙
4.B　5.B　6.(1)1　(2)20　>
课后提升
1.D　解析:A.钩码的数量适当增加,阻力增大,阻力臂、动力臂不变,根据杠杆平衡的条件可知,动力增大,即弹簧测力计的示数增大,不可行,故A不符合题意;B.钩码的位置适当左移,阻力臂增大,阻力、动力臂不变,根据杠杆平衡的条件可知,动力增大,即弹簧测力计的示数增大,不可行,故B不符合题意;C.弹簧测力计转到图中虚线位置,动力臂减小,阻力臂、阻力不变,根据杠杆平衡的条件可知,动力增大,即弹簧测力计的示数增大,不可行,故C不符合题意;D.弹簧测力计的位置适当向左平移,动力臂增大,阻力臂、阻力不变,根据杠杆平衡的条件可知,动力减小,即弹簧测力计的示数减小,可行,故D符合题意。故选D。
2.(1)9　(2)②③
(3)如图所示:
解析:(1)动力和阻力要分别使得杠杆绕支点顺时针和逆时针旋转,且动力F是3 N,阻力为9 N,根据杠杆平衡条件可知,动力臂应是阻力臂的3倍,设阻力臂为l2,动力臂为l2+4.0 dm,根据杠杆的平衡条件得,F动(l2+4.0 dm)=
F阻l2,即3 N×(l2+4.0 dm)=9 N×l2,解得l2=2.0 dm,所以支点应在C点右端,位置是杠杆的9 dm刻度处。(2)由图2可知,支点的位置在杠杆的0 dm刻度处,如果动力F的作用点在3 dm处,若动力F竖直向上,此时动力臂最长,为0.3 m,根据杠杆平衡条件则有F×0.3 m=9 N×0.7 m,解得F=21 N。若动力F的方向不是竖直向上,阻力和阻力臂不变,动力臂变短,则动力变大,此时F>21 N。所以要使硬尺AB保持水平静止,F的大小可能为21 N或24 N。故选②③。(3)悬挂物体M的绳子对尺子竖直向下的拉力为阻力F2;在3 dm刻度处竖直向上施加动力即为最小动力F,连接支点和最小动力作用点即为力臂l。
3.解:(1)小明受到的重力:
G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N。
(2)由图可知,可以将小明的身体看作一个杠杆,O点为支点,A点为他的重心,重力为阻力,地面对他手的支持力为动力,动力臂:
l动=0.9 m+0.6 m=1.5 m,
阻力臂为l阻=0.9 m,
根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得Gl阻=Fl动,
地面对他手的支持力:
F===270 N。
答:(1)他所受的重力G为450 N;
(2)地面对他手的支持力F为270 N。
4.(1)左　(2)3　(3)②③④　(4)O'N
解析:(1)小明将杠杆左边的平衡螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜,即左端上翘,故还需将杠杆右边的平衡螺母向上翘的左端移动。(2)由题知,杠杆两侧挂上不同数量的钩码,且每个钩码重为0.5 N,那么动力和阻力应为0.5 N的整数倍,由表中数据知,第3次实验中,动力F1为0.1 N,是一个钩码重的五分之一,故第3次实验数据有误。(3)设杠杆上每一格长为L,左侧A点(距离支点5L处)悬挂三个钩码(重1.5 N),B点在距离支点3L处,当作用在B点的弹簧测力计垂直于杠杆向上拉(竖直向上)时,力臂最长,弹簧测力计的示数最小,由杠杆的平衡条件有1.5 N×5L=F最小×3L,则弹簧测力计作用在杠杆上的最小力:F最小=2.5 N,当弹簧测力计与杠杆不垂直时,其示数会大于2.5 N,所以示数可能为②③④。(4)用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来,筷子MN的重心在O'点,将筷子以O'点分为左、右两部分,根据杠杆平衡条件:F1l1=F2l2,由题意可得,GMO'l左=GO'Nl右,l左>l右,则GMO'