2022年通用物理中考微专题-简单机械-12-1　杠杆（含答案）

这是一份2022年通用物理中考微专题-简单机械-12-1　杠杆（含答案），共33页。学案主要包含了定义，杠杆的五要素，平衡条件，杠杆的分类和应用，研究杠杆的平衡条件实验等内容，欢迎下载使用。
微专题12-1　杠杆
知识· 解读
一、定义
杠杆指能绕某一固定点转动的硬棒。
注意：一切可以绕某固定点转动的刚性物体，都可以看成杠杆。
二、杠杆的五要素
支点O、动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2。
注意：杠杆画力臂时，要先找支点，再画力的作用线，然后画从支点到力的作用线的垂线。
三、平衡条件
1、杠杆的平衡状态指杠杆处于静止状态或匀速转动状态。
杠杆处于平衡状态时满足条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1×L1＝F2×L2。
2、力矩
表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量。
力和力臂的乘积为力矩。
力矩是矢量。
符号为M。
表达式：M=FL
单    位；牛顿·米(N·m)
多个力的杠杆平衡问题：M1+M2+… = MA+MB+…
即：F1L1+F2L2+… = FALA＋FBLB+…
四、杠杆的分类和应用
名称
结构特征
特点
应用举例
省力杠杆
动力臂＞阻力臂
省力、费距离
羊角锤、起瓶器、钢丝钳
费力杠杆
动力臂＜阻力臂
费力、省距离
钓鱼竿、筷子、食品夹、船桨
等臂杠杆
动力臂=阻力臂
既不省力，也不费力
天平、定滑轮、跷跷板
五、研究杠杆的平衡条件实验
为了便于直接从杠杆上读出力臂的大小，可通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆处于水平平衡位置，此时钩码对杠杆的作用力方向与杠杆垂直。通过多次改变钩码数量和力臂大小取得平衡并记录和处理实验数据，可得出杠杆平衡条件的结论。

典例· 解读
类型一：杠杆类型判断
例1、如图所示，是一种指甲刀的结构示意图，下列说法正确的是（ ）
A、ABC是一个省力杠杆
B、D处刀刃较薄，可以增大压力
C、杠杆ABC上有粗糙的花纹，可以减小摩擦
D、指甲刀只有两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆
【答案】A．
【考点】杠杆的分类；摩擦力大小的影响因素；压强．
【解析】
（1）对于杠杆类型的判断可从动力臂与阻力臂的大小关系上入手；
（2）压强的大小与压力的大小和受力面积的大小有关；
（3）滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关．
A、对于ABC，如图所示，在使用时，它的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，符合题意；
B、在相同的压力下，D处刀刃较薄，受力面积小，产生的压强大，压力的作用效果明显，并不是压力增大了，不符合题意；
C、杠杆ABC上有粗糙的花纹，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，不符合题意；
D、指甲刀中有三个杠杆：ABC、OBD、0ED，其中ABC是省力杠杆，其它两个都是费力杠杆，不符合题意．
故选A．


类型二：最小力的作图
例2、在图中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留作图痕迹）．
【解析】O为支点，所以力作用在杠杆的最右端，并且力臂是支点O到杠杆最右端的距离时，
力臂最长，此时的力最小．确定出力臂然后做力臂的垂线即为力F．故答案为：
【方法总结】
求最小动力，就是转化为找最长力臂问题。找最长力臂，一般分三种情况：
(1)在动力的作用点明确的情况下，就是以支点到力的作用点的连线作为力臂，
这个力臂最长，过力的作用点作力臂的垂线，正确确定力的方向从而作最小的力。
(2)在动力作用点未明确规定时，首先应找出距支点最远的点作为动力作用点，然后再按(1)的步骤完成。
(3)在支点不明确的情况下，首先要通过比较找出合适的支点，进而找到动力作用点，再按(1)的步骤完成。


类型三：动态平衡（1）——再平衡问题
例3、重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置．在转动的过程中（　　）
A、动力臂逐渐变大 B、阻力臂逐渐变小
C、动力F逐渐变大 D、动力F逐渐减小
【答案】C．
【解析】（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错；
（2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错；
（3）根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，故D错误，C正确．
故选C．

例4、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
【答案】C．
【解析】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力力臂变大，所以动力变大．
当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小．
故F先变大后变小．
故选C．

类型四：动态平衡（2）——不再平衡问题
例5、如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是(　　)
A、杠杆仍能平衡 B、杠杆不能平衡，右端下沉
C、杠杆不能平衡，左端下沉 D、无法判断
【答案】A．
【解析】方法一：基本公式法
原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体
A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，根据杠杆的平衡条件可得：
mAgOC=mBgOD

由图示可知，OC＜OD．所以mA＞mB，当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边力与力臂的乘积：mAg（OC-△L）=mAgOC-mAg△L；
右边力与力臂的乘积：mBg（OD-△L）=mBgOD-mBg△L，由于mA＞mB，所以mAg△L＞mBg△L；
由于mAgOC-mAg△L＜mBgOD-mBg△L，所以杠杆将向悬挂B物体的一端即右端倾斜．
故选A．
方法二：极限法
如图观察到LA＜LB,则可以让物体移动的距离等于LA（假设移动距离为较短的力臂），即让A端移动到支点位置，而此时B端没有到支点的位置，故右端下沉。
注意：力不变，力臂变的问题，移动物体后，会向原力臂长的一端下沉。这是杠杆不再平衡的一种典型题。

例6、如图所示，将一轻质薄木板从中点支起，左右两侧各有一支蜡烛，长短不同，此时薄木板恰好在水平位置静止．同时点燃两支蜡烛，若两支蜡烛燃烧速度相同，则过一会，薄木板（　　）
A、仍在水平位置平衡 B、顺时针转动
C、逆时针转动 D、条件不足，无法判断
【答案】C．
【解析】设左右两边的蜡烛质量分别为m左、m右，
杠杆在水平位置平衡，m左g×L左=m右g×L右 ①
两只蜡烛粗细相同，同时点燃，则燃烧速度相同，
两只蜡烛因燃烧减少的质量△m相同，此时杠杆左右两端受到的力分别为（m左-△m）g、（m右-△m）g，
左边：（m左-△m）gL左=m左g×L左-△mgL左 ②
右边：（m右-△m）gL右=m右g×L右-△mgL右 ③
由图可知：L右>L左，则△mgL右>△mgL左， ④
根据①④可比较②③得：（m甲-△m）gL右L左，则△mgL右>△mgL左， ④
根据①④可比较②③得：（m甲-△m）gL右