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文档简介
杠杆杠杆平衡条件及应用
教材考点-深度梳理
考点一杠杆的基本学问
0定义:在力的作用下能绕①转动的一根硬棒。
五要素
如图所示:
⑴支点:杠杆绕其转动的固定点(0);
(2)动力:使杠杆转动的力(回);
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力(B);
(4)动力臂:从支点到②的距离S);
(5)阻力臂:从支点到③的距离3)。
身错警示a.力臂是点到线的距离,而不是点到点的距离;b.支点肯定在杠杆上,但力臂不肯定在杠杆
上;c.动力、阻力的方向不肯定相反,但它们使杠杆转动的方向相反,当支点在杠杆中间时,二力同向,
当支点在杠杆一端时,二力反向(巧记:中同、端反)。
❸杠杆平衡条件:动力x动力臂二④,也可以写为FI/I=F2/2O
考点二杠杆的分类
名称示意图力臂关系力的关系特点应用举例
省力省力,撬棒、锄刀、
4
Ih⑤hFi©Fi
杠杆⑦.起子、独轮车
费劲⑩.钓鱼竿、镣子、
/i®hFi®Fi
杠杆省距离筷子、船桨
等臂不省力也不省
/1⑪/2*⑫F1天平、定滑轮
杠杆距离
西丽纨杠杆类型的推断:由于人的力气小不能完成某个任务而借助杠杆去完成,这个杠杆是省
力杠杆.比如:钳子,瓶起子,核桃夹子等:由于人手臂或其他肢体短不能去完成某个任务而借助杠杆
去完成,这个杠杆是费劲杠杆,比如:筷子,钓鱼竿,起重机等C
对血囹回
(教材素材改编题)如图所示的几种物件,在使用时,属于省力杠杆的是;属于费劲杠
杆的是;属于等臂杠杆的是0
⑦
跷跷板用羊角锤拔钉子C开瓶器
ABD赛艇的船浆
F自行车手闸
(教材素材改编题)秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,己测得秤盘中药
材质量是120g,其中08=304若不计杆秤自重,则秤坨的质量约为g;若在秤盘中再增加
一把药材,则秤坨需向B点的(选填“左''或"右”)侧移动才能称出秤盘中药材的总质量。
左T°。右
重点难点-提升训练
重难点一杠杆的分类
CH(2025・廊坊广阳区一模)如图是杠杆在生活中的应用,能省距离的是()
A.核桃夹B.筷子C.托盘天平D.开瓶器
[羸丽区分杠杆类别的解题方法
(1)方法一:
找准支点,确定力臂一比较动力臂和阻力臂的大小一确定杠杆所属类型
⑵方法二:依据生活阅历推断,比如,考虑是否需要省力,如:钉子用手是拔不出来的,使用羊角锤后,
用较小的力就能将钉子拔出来,可见使用羊角锤拔钉子省力,则羊角锤是省力杠杆。
变I式迎
(2025•廊坊香河县一模)如图所示,这是我国古代的“舂米石臼”的简化示意图,人用力踩下A端,
使8端的重锤翘起,收脚后,重锤由于受到重力作用下落,打在石臼内的谷物上,帮谷物脱壳。此装
置属于(选填“省力”或"费劲”)杠杆。请举出一个生活中应用同类型杠杆的实
例:o
重难点二杠杆的相关作图
祢一款电动自行车如图甲所示,它的刹车把手结构如图乙所示,这是一个(选填“省
力”“费劲,,或“等臂,,)杠杆,请在图乙中画出“的力臂;把手上粗糙的纹理设计是为了o
[解题通法]
(2)作最小动力
连接:连接动力作用点和支点,该线段就是力臂
定向:依据杠杆的状态,结合阻力的方向确定动力的方向
画力:过动力作用点,作出垂直于力臂的动力示意图,并标上字母
国式0D验
如图所示,要使杠杆处于平衡状态,画出作用在A点的最小作用力凡
重难点三杠杆平衡条件的应用
两(2025•石家庄裕华区一模)赛龙舟是中国端午节习俗之一。如图是运动员划船桨的示意
图,OA=().6m,AB=0.4m,运动员一只手在船桨上端O点,另一只手对船桨A处的拉力Fi=50()N,船
桨可看作一个(选填“省力”“费劲”或“等臂”)杠杆,水对该船桨的推力出为No为
获得更大的推力/点应(选填“靠近”或“远离”)。点一些。
曦赢利用杠杆平衡条件分析和计算有关问题,要从杠杆的平衡条件(动力x动力臂二阻力x阻力
臂)入手。计算时,要找准动力臂和阻
力臂,留意在杠杆转动时,往往力臂也随着转变。一般遵循以下步骤:
(1)确定杠杆支点的位置;
(2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,作出力的示意图;
(3)确定每个力的力臂;
(4)依据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
___座图皿^____
如图所示,小明在运动会上竖直举着班牌匀速前进,前进时班牌遇到大小为3()N、水平向后的
风力,该阻力的作用点等效作用在A点上。班牌上A、/两点的距离为1.2m,8、C两点的距离为
0.4m,若将班牌视为杠杆,选B点作为支点,此时班牌是(选填“省力”“等臂”或“费劲”)杠杆,
握持C点的手对班牌的水平作用力大小为No为了用更小的力保持班牌平衡,可以将握
住B点的手向移动适当距离。
重点实验-完全突破
试验探究杠杆的平衡条件
试验装置图
试验器材
杠杆、钩码、弹簧测力计等。
试验操作
⑴调整杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的目的:避开杠杆对试验造成的
影响。
(2)试验中调整杠杆在水平位置平衡的目的:便于直接读取o
(3)杠杆的调整:试验前平衡螺母左高调,右高调,杠杆平衡后,试验过程中再
调整平衡螺母。
试验结论
杠杆的平衡条件:动力X动力臂二阻力X阻力臂,即
沟通与反思
(1)弹簧测力计从烧直拉杠杆变成倾斜拉杠杆,示数变O
⑵试验多次测量的目的:一次试验所得数据具有偶然性,多次测量使结论具有普遍性。
_____EDE3国国
图1是某试验小组探究杠杆的平衡条件的试验装置。
图1图2
【基础设问】
⑴挂钩码前,杠杆在图1所示的位置静止,此时杠杆处于(选填“平衡”或“非平衡”)状态;要
想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的平衡螺母向(选填“左''或"右”)侧调整。
(2)在探究过程中,需要进行多次试验的目的是o
(3)某同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍旧成立?于是该小组利用图2所示
的装置进行探究,在杠杆0点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在A点处竖直向上拉,使杠杆在水平
位置平衡,此时弹簧测力计示数为No以弹簧测力计的拉力为动力门,钩码处绳子拉力为
阻力尸2,多次转变动力作用点的位置进行试验,发觉:当杠杆水平平衡时下仍总是(选填
“大于”“等于”或“小于”)用/2,其缘由可能是o
(4)在图2中,弹簧测力计处在A点的位置时,此杠杆属于(选填“省力”或“费劲”)杠杆,请举
出它在生活生产中的一个应用实例:o
(5)该小组在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图3所示,应当在下列方法中选择使杠杆重
新在水平位置平衡。
A.向左调整平衡螺母B.将左侧钩码向左移动
C.增加右侧钩码个数
图3图4
(6)如图4,该小组把右侧的钩码取下,换用弹簧测力计向下拉动,使杠杆保持平衡,若弹簧测力计从
位置A逆时针转到位置£杠杆均在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将o
⑺表1是该小组在试验中记录杠杆平衡时的部分数据,空格处所缺的数据:“△”=,
“☆”=O
表1
试验次数动力B/N动力臂/i/m阻力F2/N阻力臂上/m
120.05△0.10
230.1020.15
32().3()3☆
(8)另一试验小组进行正确操作后测出力和力臂的大小,并记录在表2中。
表2
试验次数动力Fi/N动力臂/i/cm阻力F2/N阻力臂/“cm
13443
24554
35665
该小组依据表中记录的多次试验数据分析得出如下结论:动力+动力臂;阻力+阻力臂。组内成员
小华说他们得出的结论是错误的,小华推断的依据是
(9)组内成员小李和小王又分别设计了两种试验方案,小李的方案如图5所示,小王的方案如图6所
示。你认为的试验方案更好,请说明你的理由:。
F
图
图56
【补充设问】
(10)有些同学在测量时利用弹簧测力计进行了如图7、8所示的操作:
a弹簧测力计”
士邙
图7图8
①(开放性设问)其中更合理的试验操作是图(选填“7”或“8”),理由是o
②现将图7所示操作中的弹簧测力计顺时针转动30。,且始终保持杠杆水平平衡,则弹簧测力计的
示数会(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(11)某次试验调整杠杆水平平衡后,用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右侧钩码的悬线[保持上端悬
点不动),如图9所示,不计摩擦,杠杆(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,缘由是
【新考法】
(12)(宽杠杆)如图10所示是一个加宽的杠杆装置,此时杠杆处于平衡状态,若只将左侧的钩码改挂
到A点的正上方B点,力臂是线段(选填“0A”“08”或“A8”),此时杠杆(选填“仍
能''或"不能'')保持平衡。
I—
?
图10
(13)(横向试脸拓展)如图11所示是“利用杠杆测量石块密度”的试验。
①在溢水杯中装满水,如图II甲所示,将石块缓慢浸没在水中,让溢出的水流入小桶A中。
图II
②将石块从溢水杯中取出,擦干后放入另一相同小桶B中,将装有水和石块的A、B两个小桶分别
挂在调好的杠杆两端,移动小椎在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图11乙所示,此
时小桶A、3的悬挂点到支点。的距离分别为人和伉(不考虑小桶重力)
③石块密度为〃产(用测量的物理量表示,水的密度为〃水)。
④若考虑小桶重力,石块的实际密度将比上述测量值
河北中考-考向体验
命题点一杠杆分类
(2022・河北节选)如图所示,在剪断铁丝的过程中,钳子是一个.(选填“省力”或“费劲”)杠
杆。
命题点二探究杠杆平衡条件
(2024.河北)在“探究杠杆的平衡条件”试验中,小明使用可绕。点自由转动、刻度均匀的杠杆,
以及多个重为0.5N的钩码进行了以下操作:
111111fr
123456
□
图4
(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,发觉杠杆右侧
还略向下倾斜,此时小明应向(选填“左''或"右")调整杠杆右边的螺母,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左侧钩码对杠杆施的力
为阻力尸2,测出杠杆水平平衡时的动力臂/I和阻力臂/2;多次试验并把数据填入下表。
试验次数动力Fi/N动力臂/i/m阻力F2/N阻力臂bJm
10.50.21.00.1
21.00.151.50.1
30.13.()2.()().15
42.00.151.50.2
小明分析表格中的数据发觉悌次试验数据有误,剔除这一组数据后,初步得出杠杆的
平衡条件:动力X动力臂二阻力X阻力臂。
(3)第4次试验结束后,小明撤去右侧钩码,改用弹簧测力计连续试验。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)。
©2.0N(2)2.5N@3.0N④3.5N
(4)筷子是中国传统餐具,体现了我国古代劳动人民的才智,用筷子夹东西时,所属的杠杆类型与第
次试验时的杠杆类型相同。
(5)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”玩耍时,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。,点,此时(选填“MO。,
或“。7T)段更重一些。
【拓展】如图4所示,小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细杆分成6等份,
并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”,然后在两端对称安装合适的螺母。支
架(未画出)支撑在任一标记处时,都要重新调整螺母,使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重
为2N的物体悬挂在标记“6”处,仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N
的小桶,通过转变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置,并调整小桶内的水量,可以有种方案
使细杆在水平位置平衡。(水的密度为1.0x103kg/n?,g取10N/kg)
命题点三杠杆平衡条件及其应用
❸(2026•河北)在均匀直尺的中心挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺
的凹槽内制成一个简易‘天平",静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘
中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡,如图所示。由图可
知,大米的质量________(选填“大于”或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施加的力,请在图中
画出产的力臂。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法:。
大米小米
厂小盘_1_
金过
J*橡皮
【详解答案】
教材考点深度梳理
①怅定点②动力作用线③阻力作用线
④阻力邓11力臂⑤〉©<⑦费距离
⑧V⑨〉⑩费劲⑪二⑫二
对应练习
l.B、C、E、FDA
2.40左
重点难点•提升训练
重难点一
例I.B解析:核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,省力费距离,故A错误;筷子在使用过程
中,动力臂小于阻力臂,属于费劲杠杆,费劲省距离,故B正确;托盘天平在使用过程中,动力肾等于阻力臂,属于等
臂杠杆,等臂杠杆既不省力也不费劲,既不省距离也不费距离,故C错误;开瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力
臂,居于省力杠杆,省力费距离,故D错误。
变式训练
1.费劲钓鱼竿
解析:在图中B端重锤所受的重力为阻力,脚施加的力为动力,阻力臂〉动力臂,所以此装置属于费劲杠杆。生活
中应用同类型杠杆的实例:钓鱼竿、筷子等。
重难点二
例2.省力如图所示:增大摩擦
解析:由题图乙可知,在刹车时动力臂大于阻力臂,所以它属于省力杠杆;由题图乙知,刹车时相当于一个杠杆。
为支点,从0点作F,的垂线段即为其力臂人;把手上粗糙的纹理设计是为了通过增大接触面的粗糙程度来增大
摩擦力。
变式训练
2.如图所示:
重难点三
例3.费劲300远离
解析由题图可知,动力臂小于阻力臂,故船桨是费劲杠杆;RxQA二八xO8,代入数据有:500Nx0.6m=F2x(0.6m+
0.4m),解得&=300N;若想使水对龙舟产生更大的推力,即&变大,阻力臂不变,动力不变,则动力臂应当尽量变
大和4点应尽量远离O点一些。
变式训练
3.费劲90上解析:由题意可知出点作为支点,阻力水平向后,放阻力的力臂为A凤依据杠杆平衡条件可知,
手施加的动力也应水平向后,故手施加的动力力皆为BC,由于动力臂小于阻力臂,故此班牌为费劲杠杆;依据杠
杆平衡条件可得AxAB=&xBC,代入数据可得30Nxl.2m=Fcx0.4m,可得&=90N;依据杠杆平衡条件可知,增
大动力臂可用更小的力保持班牌平衡,所以可以将握住B点的手向上移动。
重点试验完全突破
试验
3.(1)自身重力(2)力臂(3)左右不能
4.F山二乃/2
5⑴大
即时演练
(I)平衡左(2)避开试验的偶然生,获得普遍规律
(3)2,3大于杠杆的自重对杠杆平衡有影响
(4)费劲镜子(答案不唯一)
(5)B(6)变大(7)10.20
/)将不同的物理品进行了加法运算
(9)小李弹簧测力计在题图5中施加的力与力臂垂直,力臂沿杠杆方向,便于测量
(10)①7题图8操作中弹簧测力计不便于调零(或题图8中弹簧测力计自重对杠杆的平衡有影响)②变大
(11)不能右侧悬线对杠杆拉力的力臂变小
(12)04仍能
(13)到/水④偏大
河北中考•考向体验
1.省力解析:钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
2.⑴左(2)3(3)②③④(4)4
(5)ON【拓展】11
解析:(1)小明将杠杆左边的螺母调至最左端,发觉杠杆右侧还略向下倾斜,即左端上翘,应向左调整杠杆右边的螺
母。(2)由题知,杠杆两侧挂上不同数量的钩码,且每个钩码重为0.5N,那么动力和阻力应为0.5NH勺整数倍,由表
中数据知,第3次试验中,动力H为。.1N是一个钩码重的五分之一,故第3次试验数据有误。⑶设杠杆上每一
格长为/.左侧A点(距离支点5/处)悬持三个钩码,B点距禽支点3/.当作用在B点的弹簧测力计垂直杠杆向上拉
(竖直向上)时,力臂最长,弹簧测力计示数最小,由杠杆的平衡条件有1.5Nx5/二小址小x3/,弹簧测力计作用在杠杆上
的最小力入必、=2.5N,若弹簧测力计与杠杆不垂直,则示数会大于2.5N,所以示数可能为②③④-4)筷子在使用
过程中,动力臂小于阻力臂,是费劲杠杆,由表中数据知,第4次试验中动力大于阻力,与筷子的杠杆类型相同。(5)
用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来,筷子MN的重心在。点,将筷子在。分为左、右两部分,依据杠杆平
衡条件有由题意
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