第十二章 简单机械
第1节 杠杆
知识点1 杠杆及其五要素
1、________________________________硬棒叫杠杆.
2、杠杆绕着转动的固定点叫做________,使杠杆转动的力叫________,阻碍杠杆转动的力叫________,支点到动力作用线的距离叫________,支点到阻力作用线的距离叫________.
知识点2 杠杆的平衡条件
3、当杠杆处于______状态或__________状态时,我们就说杠杆平衡了.
4、杠杆平衡条件是:动力×________=阻力×________,即F1×______=F2×________.
知识点3 杠杆的应用
5、省力杠杆的动力臂________阻力臂,________省力,但______距离.
6、费力杠杆的动力臂______阻力臂,______省力,但______距离.
7、等臂杠杆的动力臂______阻力臂,不省力也不费力,不省距离也不费距离.
8、杠杆在我国古代早就有了许多巧妙地应用,有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了________;有时却要使用费力杠杆,那又是为了________.
9、下列仪器或工具:①量筒、②剪刀、③烧杯、④试管夹、⑤托盘天平、⑥弹簧测力计,它们在使用过程中,属于杠杆的是______________(填序号)。
10、如所示是用螺丝刀撬图钉的示意图,其中O点是________,F1是________,F2是________,L1是________,L2是____________。
11、下列说法正确的是________(填序号)。
①杠杆可以是直的,也可以是弯曲的 ②支点一定在动力作用点和阻力作用点之间
③杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和 ④动力作用点和阻力作用点一定都在杠杆上
⑤从支点到动力作用点的距离叫动力臂
12、在如图所示的四种剪刀中,最适用于剪开较硬物体的是( )
13、园艺师傅使用如图17-5所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做的目的是为了( )
A.减小阻力 B.增大动力臂,从而更省力
C.减小阻力臂,从而更省力 D.更省距离
14、(云南)如图所示的简单机械,属于省力杠杆的是( )
15、 (贵阳)人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是( )
A.筷子可以省距离 B.所有剪刀都一定省力
C.定滑轮可以省力 D.撬棒越短一定越省力
16、(扬州)下列工具属于省力杠杆的是( )
一、选择题
1、(烟台中考)如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F,使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F的大小将( )
A.一直是变大的 B.一直是变小的
C.先变大,后变小 D.先变小,后变大
2、(南通)如图,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在M悬挂点处标出相应液体的密度值.下列关于密度秤制作的说法中,错误的是( )
A.每次倒入空桶的液体体积相同
B.秤的刻度值向右越来越大
C.悬点O适当右移,秤的量程会增大
D.增大M的质量,秤的量程会增大
3、普通图钉按下去之后难以拔出.为此,有人设计了一款易拔图钉,将普通图钉的伞形圆顶变成一头稍微翘起的方顶,如图所示,按下翘起部分,图钉就很容易被拔出来了.该“图钉杠杆”的支点是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
4、(重庆)如图,在“探究杠杆平衡条件”实验中,弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B,杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.不能确定
5、(衢州)如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间,其中拉力最小的是( )
A B C D
6、如图是我们使用的筷子,它已经成为中华民族的一种传统文化.下列关于使用筷子的说法不正确的是( )
A.正常使用的筷子属于省力杠杆
B.正常使用的筷子属于费力杠杆
C.筷子能夹起食物,说明筷子和食物间有摩擦力
D.筷子能夹起食物,说明筷子可以改变物体的运动状态
7、如图所示,OAB为轻质杠杆,可绕支点O自由转动,在B端施加一个动力使杠杆在水平位置平衡,该杠杆( )
A.一定是省力杠杆 B.一定是费力杠杆
C.一定是等臂杠杆 D.以上情况都有可能
8、(贵阳)如图所示是吊车正在起吊货物的示意图.该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕O点转动,从而通过钢绳将货物缓慢吊起.假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直,仅通过转动吊臂提升货物的过程中,则下列分析正确的是( )
A. 撑杆对吊臂的作用力不断增大
B. 钢绳对吊臂的作用力不断增大
C. 撑杆对吊臂作用力的力臂不断增大
D. 钢绳对吊臂作用力的力臂不断减小
9、(温州)晾晒三条相同的湿毛巾,下列做法最有可能让衣架保持水平的是( )
10、(沈阳)如图所示,用一个直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上,直杆始终与杠杆垂直.用同一弹簧测力计在a、b、c几种不同情形下拉杠杆,使杠杆始终在水平位置平衡.下列说法中正确的是( )
A. 测力计在a位置时的示数比模型和直杆的总重大
B. 测力计从a位置转到b位置后,比a位置的示数小
C. 测力计从a位置移至c位置后,比a位置的示数大
D. 测力计在c位置时,对模型水平向右吹风,示数变大
11、 我国民间最早的汲水用具是“桔棒”(如图所示),就是用一条横木支在木架上,一端挂着汲水的木桶,另一端挂着重物,这样可以节省汲水的力量.若需一次提起更多的水,下列做法可行的是( )
A. 减轻所挂重物的质量 B. 增加所挂重物的质量
C. 增大横木的长度 D. 缩短重物到木架之间的距离
12、(多选)(临沂改编)图甲所示的杠杆是水平平衡的.如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图乙所示,则杠杆( )
A. 右端下沉
B. 左端下沉
C. 要保持平衡应将左端的物体向右移动
D. 要保持平衡应在左端再加挂一个物体
二、填空题
1、(益阳)如图是自行车手闸示意图,手闸是一个简单机械,这种简单机械的名称是________,当图中手对车闸的作用力F=10 N时,刹车拉线受到力的大小为________N.
2、列车上有出售食品的手推车(如图所示),若货物在车内摆放均匀,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆,支点是______ (写出字母,下同);当后轮遇到障碍物A时,售货员向上提扶把,这时支点是______ .
3、如图所示,杠杆水平放置且自重忽略不计,O是支点,左侧挂一重物,动力F1大小为3 N,杠杆处于水平平衡状态,则物体的重力为______ N.此时杠杆属于______ (选填“省力”或“费力”)杠杆.
第3题图 第4题图
4、如图所示,一位母亲推着婴儿车行走,当前轮遇到障碍物时,母亲向下按扶把,若把婴儿车视为杠杆,这时杠杆的支点是______;当后轮遇到障碍物时,母亲向上抬起扶把,这时婴儿车可视为______(选填“省力”或“费力”)杠杆.
5、(成都)如图,是三种类型剪刀的示意图,请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择______(选填”A”“B”或“C”)剪刀,这样选择的目的是为了省______.
A B C
6、如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O为支点,A处挂一重为100 N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿________(选填“F”“F1”或“F2”)方向施加一个最小的力为________N。
7、搬运砖头的独轮车的有关尺寸如图17-7所示,车厢和砖头总重G=1000 N。推车时,人手向上的力F=________N,使用它可以________(选填“省力”或“省距离”)。
8、(福建)如图是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景.架在支架上的横杆属于________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;支架下面垫有面积较大的石块,是为了________(选填“增大”或“减小”)对地面的压强.
9、(广安)如图所示,一轻质杠杆水平支在支架上,OA∶OC=2∶1,G1是边长为5 cm的正方体,G2重20 N,则绳子对G1的拉力为_______N,此时G1对地面的压强为2×104 Pa,G1重_______ N.
10、小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中.
(1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡,其目的是__________________________________.
(2)杠杆平衡后,小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上________个钩码,使杠杆在水平位置平衡.
(3)他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉,若每个钩码重1 N.当杠杆在水平位置平衡时,测力计的示数将________ (选填“大于”“等于”或“小于”)1 N.
三、作图题
1、用竖直向上的力F将一拉杆式旅行箱从地上提起,如图所示.此时旅行箱可以看作一个杠杆,O
为支点,A为箱体的重心.请画出旅行箱所受重力G的示意图及拉力F的力臂l.
第1题图 第2题图 第3题图 第4题图
2、如图所示,轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内旋转,请在图中画出物体M所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图.
3、如图所示,轻质杠杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下,在水平方向处于静止状态,请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
4、如图所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起时桌腿A没有滑动,请在C点画出这个力的示意图,并标出它的力臂L.
1、如图所示,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用竖直向上的力,使其一端抬离地面,则( )
A.F甲>F乙,因为甲方法的动力臂长 B.F甲<F乙,因为乙方法的阻力臂长
C.F甲>F乙,因为乙方法的阻力臂短 D.F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的2倍
2、(柳州)将打足气的篮球和套扎在气针上的未充气的气球,一起悬挂在杠杆右端,左端挂适量钩码使杠杆水平平衡.将气针插入篮球气孔中,篮球中的部分空气充入气球后,杠杆左端下降,如图所示.这个现象说明( )
A. 大气压的存在
B. 钩码重大于篮球与气球总重
C. 空气充入气球后,钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积变大
D. 空气充入气球后,篮球和气球受到总的空气浮力变大
3、(郴州)材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端,O为支点(OA<OB),如图所示,杠杆处于平衡状态.如果将甲、乙物体(不溶于水)浸没于水中,杠杆将会( )
A. A端下沉 B. B端下沉
C. 仍保持平衡 D. 无法确定
4、(永州)如图所示,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,甲物体是边长为20 cm的正方体,重为90 N.用绳连接在A点且绳拉直,乙物体重为20 N,对杠杆压力的力臂OB=20 cm,OA=40 cm;杠杆水平,甲物体对地面的压强为________ Pa.现用一水平拉力使乙物体以0.8 m/s的速度从B点向右做匀速直线运动,经过________ s,可使甲物体对地面的压力恰好为0.
5、(安顺)如图所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机.已知AB长40 cm,BC长50 cm.室外机的质量为30 kg,室外机的重力作用线正好通过AB中点,则A处螺钉受到的水平拉力F为________N(支架重力不计).为了安全,从力学的角度分析,室外机的位置应尽量________(选填“靠近”或“远离”)墙壁.
6、如图甲为虎门大桥的示意图,“桥塔为什么要造这么高?”小强对此进行了研究:他将大桥的结构进行简化,抽象成图乙的模型,又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁.
甲 乙 丙 丁
(1)可以看出它用到了________的相关知识,其中O是________ ,________代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力.
(2)小强通过比较发现:适当增加桥塔的高度,可________(选填“增大”或“减小”)斜拉索拉力的力臂,从而________(选填“增大”或“减小”)斜拉索的拉力.
(3)假如让你来设计新的斜拉索式大桥,你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力?(说出一种方法即可)
7、(咸宁)如图所示,杠杆 AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆 AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度 AC=CD=DB,左端重物G=12 N.当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕______(选填“C”或“D”)点翻转,为使杠杆 AB保持水平位置平衡,拉力的最小值F1=______N,最大值F2=______N.(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
8、 (呼和浩特改编)解放前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活.如图甲所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图.为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板(如图乙所示).若一个木板质量为500 g,密度为 0.8×103 kg/m3,每个桶内水深30 cm(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).求:
(1)桶底受到的水产生的压强;
(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积;
(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5 m,每桶水总重180 N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55 cm,支撑手距离扁担左端也是55 cm,则支撑手受到的扁担产生的最小压力.
如图所示重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动,当把甲、乙两物体如图分别挂在两个端点A、B上时,轻杆恰好在水平位置平衡,此时乙物体刚好完全浸没在装有水的容器里且水未溢出,物体乙未与容器底接触,已知轻杆长2.2 m,支点O距端点B的距离为1.2 m,物体甲的质量为8.28 kg,物体乙的体积为0.001 m3.(g取10 N/kg.忽略绳重,不计弹簧测力计的重力)求:
(1)甲物体的重力. (2)乙物体受到水的浮力.
(3)弹簧测力计的示数.(4)乙物体的密度.
第十二章 简单机械
第1节 杠杆
1.在力的作用下绕着固定点转动的
2.支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂
3.静止 匀速转动
4.动力臂 阻力臂 l1 l2
5、大于 能 费
6、小于 不能 省
7、等于
8、省力 省距离
9、②④⑤
10、支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂
11、①④
12、B 13、C 14、B 15、A 16、D
一、选择题
1、C 2、C 3、B 4、A 5、C 6、A 7、D 8、D 9、B 10、A 11、B 12、AD
二、填空题
1、 杠杆 40
2、C ; B
3、6;省力
4、后轮 ;省力
5、 C;力
6、F2 200
7、300 省力
8、省力;减小
9、 10 ; 60
10、(1) 便于在杠杆上直接读出力臂的大小 (2) 4 (3)大于
三、作图题
1、 2、 3、 4、
1、D 2、D 3、C 4、2 000 2 5、200 靠近
6、(1) 杠杆 ;支点 ; F1 (2) 增大 ; 减小 (3) 使用新型材料,减小桥自重
7、D;6;24
8、解:(1)桶底受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa
(2)木板漂浮在水面,所受浮力F浮=G=mg=0.5 kg×10 N/kg=5 N
露出水面的体积:V露=V板-V排=-=-=1.25×10-4 m3
(3)G左×L1=G右×L2+F×L3
即180 N×(1.5 m-0.55 m)=180 N×0.55 m+F×(1.5 m-2×0.55 m)
解得F=180 N.F与支撑手受到的扁担产生的压力是相互作用力,所以支撑手受到的扁担产生的压力为180 N
9、解:(1)由题可知,甲物体的质量为8.28 kg,则甲物体受到的重力:
G=mg=8.28 kg×10 N/kg=82.8 N.
(2)乙物体完全浸没在水中,则乙物体在水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m3=10 N.
(3)已知轻杆长为2.2 m,OB的长度为1.2 m,所以OA的长度为1 m.根据杠杆平衡条件,FA·LA=FB·LB,所以FB====69 N.则弹簧测力计的示数为F=FB=69 N.
(4)当乙物体在水静止时,受到3个力的作用,并且处于平衡状态,有:
F+F浮=G,所以乙物体受到的重力:G=F+F浮=69 N+10 N=79 N,
乙物体的质量:m乙===7.9 kg;
则乙物体的密度:ρ乙===7.9×103 kg/m3.