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浙教版（2024）九年级上册第4节 简单机械巩固练习
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这是一份浙教版（2024）九年级上册第4节 简单机械巩固练习，文件包含九上第三章第4节简单机械-杠杆1画图与分类人体杠杆应用举一反三原卷版doc、九上第三章第4节简单机械-杠杆1画图与分类人体杠杆应用举一反三解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
考点一、杠杆的要素与画法
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。
（一）杠杆的五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示)
(2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示)
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示)
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示)
（二）力臂的画法
要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂的概念---力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。通常按下述步骤即可画出力臂:
(1)在杠杆的示意图上，确定支点O，如图所示。
(2)画好动力作用线及阻力作用线，有时需要用虚线将力的作用线延长。
(3)从支点0向力的作用线引垂线，要画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母1或h，分别表示动力臂或阻力臂。
典例分析
典例1：（1）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。
举一反三
变式1：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
变式2：（2024九上·鹿城月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
变式3：（1）如下图所示，在杠杆AB上挂了一个重为G的物体。为使杠杆在图中的位置静止，请在杠杆上画出最小的动力F1的示意图（保留作图痕迹）
（2）如下图是双塔钢索斜拉式大桥可看成是一个杠杆，大桥一部分可抽象为如图乙所示的模型，F2为桥重和车辆对桥的压力，F1为钢索的拉力，O为支点，请在图乙中作出F1的力臂l1（保留作图痕迹）
（3）如下图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆上吊一重物G，在力F的作用下，杠杆静止在水平位置，图中l为动力F的力臂，请作出动力F的示意图（保留作图痕迹）
考点二、杠杆的分类
典例分析
典例1：（2024九上·南浔期末）农村有一种古老的取水叫辘轳，当人摇转辘轳的手柄时，就可以拉动绕在轴上的绳子，把井水提升了。这种类似辘轳的简单机械科学上称为轮轴。轮轴绕着转动的轴心就是支点，轮轴的把手转动一圈就是如图甲所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，水桶对轴向下的拉力是阻力F2。（如图乙）轮轴实质上是一个可以连续转动的杠杆。
（1）请运用所学知识判断，用图甲的装置打水，其实质是一个 杠杆。（选填“省力”“费力”或“等臂”）
（2）通过对轮轴的认识，判断以下哪个不是轮轴的实例（ ）
A．螺丝刀 B．门把手 C．羊角锤 D．开口扳手
举一反三
变式1：（2024九上·金东期末）下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A．园艺剪 B．筷子 C．汽车方向盘 D．水龙头的扭柄
变式2：（2022·浙江湖州·中考真题）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
变式3：小金推着购物车在超市购物（如图所示），B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物A时，小金先后两次在F点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次让前轮越过A，施加的力与FD垂直并向___________（选填“斜上”或“斜下”）的方向，支点在_________，此时购物车可视为_________杠杆；第二次让后轮越过A，购物车可视为________杠杆。
考点三、人体中的杠杆
人体的不少骨骼也构成了杠杆、分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分；骨---一根硬棒；肌肉收缩---动力的来源；两根骨之间可以活动的关节---支点； 移动肢体或物体----阻力的来源。
典例分析
典例1：（2023九上·萧山月考）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力。从平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从科学角度分析，其实质是改变 的大小。
举一反三
变式1：（2023九上·玉环月考）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
变式2：（2024九上·江北期末）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60kg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。
变式3：（2023九上·义乌月考）“低头族”长时间看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，项目化学小组建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个质点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点，将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模型测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如下表：
、
（1）在图乙中画出细线拉力的示意图。
（2）分析表中数据可知：低头角度越大，颈部肌肉的拉力就会越大，这是因为 。
（3）设人的头颅质量为5kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是 N。
（4）下列措施中，有利于保护颈椎的是____。
A．不要长时间低头看手机
B．适当抬高手机屏幕，减小低头角度
C．低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力。
课后巩固
1.下列力臂的画法正确的是（ ）
A． B． C． D．
2.（2023·丽水）如图是教室壁挂式实物展台示意图。MN为展示台，PQ为连杆拉住展示台，m为展示物。以下是展示台承裁展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．生活中处处有科学。下列日常工作在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．独轮车 B．开瓶器 C．钓鱼竿 D．大铡刀
4．（2023九上·杭州期中）人的前臂相当于一根杠杆，对于这根杠杆在提起重物的过程中，下列分析合理的是（ ）
A．前臂杠杆的支点O在肘关节处B．肱二头肌给桡骨的力F₁是阻力
C．重物给前臂的力F₂是动力D．前臂是一根省力杠杆
5.（2022·四川绵阳·中考真题）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
6.（2023·金华模拟）2022年春晚舞剧“青绿腰"中有个动作如图，若将舞者身体视为杠杆，A点为身体重，心，O点为支点，地面对右脚的支持力F为动力，人所受重力G为阻力，该杠杆为 (选填“省力”或“费力")杠杆。假设动力F方向及腿部形态保持不变，随着上身缓缓直立，舞者会觉得右脚受力逐渐 (选填“增大"或“减小”)。
7．学校里面常用的一种移动指示牌，侧面结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架。指示牌被风吹倒时（风向如图所示）可看做杠杆，则支点是___________点（填图中字母）；按图中所示尺寸比例，它属于___________（填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
8．（2023九上·温州期末）为了做好疫情防控，如图是志愿者拉着音箱走在水平路面上进行宣传，他拉着音箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中音箱受到的重力G如图乙所示。
（1）图乙中施加的力F1、F2，使杠杆平衡，其中较小的力是 。
（2）小明对音箱受力分析后，该志愿者图乙中施加的拉力F1不可能使音箱匀速前进，他判断的理由是
。
名称
力臂关系
力的关系
特点
应用举例
省力杠杆
L1＞L2
F1＜F2
省力但费距离
撬棒、铡刀、起子等
费力杠杆
L1＜L2
F1＞F2
费力但省距离
钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆
L1＝L2
F1＝F2
既不省力也不费力
天平、定滑轮
低头角度θ/度
0
15
30
45
60
细线拉力F/N
0
7.3
14.0
20.2
25.0
考点一、杠杆的要素与画法
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。
（一）杠杆的五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示)
(2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示)
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示)
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示)
（二）力臂的画法
要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂的概念---力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。通常按下述步骤即可画出力臂:
(1)在杠杆的示意图上，确定支点O，如图所示。
(2)画好动力作用线及阻力作用线，有时需要用虚线将力的作用线延长。
(3)从支点0向力的作用线引垂线，要画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用实线表示并用大括号勾出，在旁边标上字母1或h，分别表示动力臂或阻力臂。
典例分析
典例1：（1）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。
举一反三
变式1：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
变式2：（2024九上·鹿城月考）如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
变式3：（1）如下图所示，在杠杆AB上挂了一个重为G的物体。为使杠杆在图中的位置静止，请在杠杆上画出最小的动力F1的示意图（保留作图痕迹）
（2）如下图是双塔钢索斜拉式大桥可看成是一个杠杆，大桥一部分可抽象为如图乙所示的模型，F2为桥重和车辆对桥的压力，F1为钢索的拉力，O为支点，请在图乙中作出F1的力臂l1（保留作图痕迹）
（3）如下图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆上吊一重物G，在力F的作用下，杠杆静止在水平位置，图中l为动力F的力臂，请作出动力F的示意图（保留作图痕迹）
考点二、杠杆的分类
典例分析
典例1：（2024九上·南浔期末）农村有一种古老的取水叫辘轳，当人摇转辘轳的手柄时，就可以拉动绕在轴上的绳子，把井水提升了。这种类似辘轳的简单机械科学上称为轮轴。轮轴绕着转动的轴心就是支点，轮轴的把手转动一圈就是如图甲所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，水桶对轴向下的拉力是阻力F2。（如图乙）轮轴实质上是一个可以连续转动的杠杆。
（1）请运用所学知识判断，用图甲的装置打水，其实质是一个 杠杆。（选填“省力”“费力”或“等臂”）
（2）通过对轮轴的认识，判断以下哪个不是轮轴的实例（ ）
A．螺丝刀 B．门把手 C．羊角锤 D．开口扳手
举一反三
变式1：（2024九上·金东期末）下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A．园艺剪 B．筷子 C．汽车方向盘 D．水龙头的扭柄
变式2：（2022·浙江湖州·中考真题）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
变式3：小金推着购物车在超市购物（如图所示），B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物A时，小金先后两次在F点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次让前轮越过A，施加的力与FD垂直并向___________（选填“斜上”或“斜下”）的方向，支点在_________，此时购物车可视为_________杠杆；第二次让后轮越过A，购物车可视为________杠杆。
考点三、人体中的杠杆
人体的不少骨骼也构成了杠杆、分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分；骨---一根硬棒；肌肉收缩---动力的来源；两根骨之间可以活动的关节---支点； 移动肢体或物体----阻力的来源。
典例分析
典例1：（2023九上·萧山月考）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力。从平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从科学角度分析，其实质是改变 的大小。
举一反三
变式1：（2023九上·玉环月考）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
变式2：（2024九上·江北期末）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60kg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。
变式3：（2023九上·义乌月考）“低头族”长时间看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，项目化学小组建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个质点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点，将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模型测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如下表：
、
（1）在图乙中画出细线拉力的示意图。
（2）分析表中数据可知：低头角度越大，颈部肌肉的拉力就会越大，这是因为 。
（3）设人的头颅质量为5kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是 N。
（4）下列措施中，有利于保护颈椎的是____。
A．不要长时间低头看手机
B．适当抬高手机屏幕，减小低头角度
C．低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力。
课后巩固
1.下列力臂的画法正确的是（ ）
A． B． C． D．
2.（2023·丽水）如图是教室壁挂式实物展台示意图。MN为展示台，PQ为连杆拉住展示台，m为展示物。以下是展示台承裁展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．生活中处处有科学。下列日常工作在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．独轮车 B．开瓶器 C．钓鱼竿 D．大铡刀
4．（2023九上·杭州期中）人的前臂相当于一根杠杆，对于这根杠杆在提起重物的过程中，下列分析合理的是（ ）
A．前臂杠杆的支点O在肘关节处B．肱二头肌给桡骨的力F₁是阻力
C．重物给前臂的力F₂是动力D．前臂是一根省力杠杆
5.（2022·四川绵阳·中考真题）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
6.（2023·金华模拟）2022年春晚舞剧“青绿腰"中有个动作如图，若将舞者身体视为杠杆，A点为身体重，心，O点为支点，地面对右脚的支持力F为动力，人所受重力G为阻力，该杠杆为 (选填“省力”或“费力")杠杆。假设动力F方向及腿部形态保持不变，随着上身缓缓直立，舞者会觉得右脚受力逐渐 (选填“增大"或“减小”)。
7．学校里面常用的一种移动指示牌，侧面结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架。指示牌被风吹倒时（风向如图所示）可看做杠杆，则支点是___________点（填图中字母）；按图中所示尺寸比例，它属于___________（填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
8．（2023九上·温州期末）为了做好疫情防控，如图是志愿者拉着音箱走在水平路面上进行宣传，他拉着音箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中音箱受到的重力G如图乙所示。
（1）图乙中施加的力F1、F2，使杠杆平衡，其中较小的力是 。
（2）小明对音箱受力分析后，该志愿者图乙中施加的拉力F1不可能使音箱匀速前进，他判断的理由是
。
名称
力臂关系
力的关系
特点
应用举例
省力杠杆
L1＞L2
F1＜F2
省力但费距离
撬棒、铡刀、起子等
费力杠杆
L1＜L2
F1＞F2
费力但省距离
钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆
L1＝L2
F1＝F2
既不省力也不费力
天平、定滑轮
低头角度θ/度
0
15
30
45
60
细线拉力F/N
0
7.3
14.0
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