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动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
6.如图所示,杠杆上分别放着质量不相等的两个球,杠杆在水平位置平衡,如果两球以相同速度同时匀速向支点移动,则杠杆( )
仍能平衡
不能平衡,大球那端下沉
不能平衡,小球那端下沉
无法判断
7.各式各样的剪刀都是一对杠杆.要剪开较硬的物体,使用哪种剪刀最合适?
( )
8.(2010•漳州)下图中属于费力杠杆的是( )
9.在轻质的杠杆两端AB各挂有体积相同的铜块和铝块(ρ铜>ρ铝).支点O在如图所示的位置时,杠杆在水平位置保持平衡,在下列情况下杠杆仍能在水平位置保持平衡的是( )
在铜块和铝块上各加一块质量相等的物体
将铜块和铝块各切去体积相同的一小部分
将铜块和铝块同时向支点移动一段相同的距离
将铜块和铝块同时浸没在水中
二.填空题(共4小题)
10.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3米,OB=0.2米.A点处挂一个质量为2千克的物体G,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则物体G的重力大小为 _________ 牛,力F大小为 _________ 牛.
11.如图,杠杆每小格的长度相等,质量不计,以O为支点,杠杆的右端挂有重物M,支点左边的A处挂钩码时,杠杆平衡,将重物M浸没在水中,钩码放在B处,杠杆又平衡,则重物与钩码的质量之比为 _________ ,重物M的密度是 _________ kg/m3
12.钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,它的钳口刻纹是用增大接触面的 _________ 程度的方法来增大摩擦的,用钢丝钳剪断铁丝时,它是 _________ 杠杆.(选填“省力”、“费力”、“不省力也不费力”)
13.如图为手上托着重40牛物体的手臂骨骼与肌肉的生理结构意图,手、手腕、尺骨和桡骨可以看成一支杠杆,重力不计,O为支点.
(1)在方框中画出此杠杆的动力和阻力的示意图;
(2)根据图中标尺估算出肱二头肌此时的收缩力约为 _________ 牛.
三.解答题(共12小题)
14.(2005•苏州)在如图所示中,O是杠杆的支点,试画出F1和F2的力臂L1和L2.
15.在图中画出作用在“开瓶起子”上动力F1的力臂和阻力F2的示意图.
16.(2005•南京)在图中画出小锤所受阻力F2以及动力F1的力臂.
17.如图所示,用力F踩汽车刹车踏板,请画出此力对支点O的力臂.
18.如图,试画出缝纫机脚踏板所受动力、阻力的力臂.
19.在研究杠杆平衡条件的实验中,杠杆的位置如图所示,此时应调节杠杆左端的螺母使其向 _________ 移动,或者调节杠杆右端的螺母使其向 _________ 移动,以使杠杆在水平位置平衡.
20.在“测滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行两次实验,得到下表数据:
(1)所用滑轮组中动滑轮、定滑轮的最少个数分别为:
定滑轮:
_________ ,动滑轮:
_________ .
(2)第2次实验得出的机械效率的大小为:
_________ .(g取10牛/千克)
(3)在你的周围,哪个地方用到了滑轮?
用它的好处是什么?
21.一人用如图所示.的滑轮组匀速提升物重为200牛的物体,此时人对绳的拉力为120牛,不计绳重和摩擦.求:
(1)滑轮组的机械效率.
(2)如果人的体重为600牛,那么他们用此滑轮组所提升物体的物重不能超过多少牛?
22.王浩同学发现“同一个杠杆,改变动力的方向,动力的大小也改变”.于是他想:
“要保持一个杠杆平衡,在什么情况下所需的动力最小呢?
”他找来有关器材,设计了以下的实验:
用表格中的三个杠杆,分别悬挂相同的重物,每次用弹簧秤向三个不同的方向F1、F2、F3拉杠杆,使杠杆保持平衡,并记录了有关数据.记录的数据如下表,请你和你的同学讨论交流以下问题:
A、根据表格中的数据,你认为如何回答王浩的问题?
B、你认为王浩的实验有哪些不足之处,如果让你来做,你有什么比他更好的方法?
实验杠杆
动力F的大小(N)
F1
F2
F3
6
3
4
5
23.希腊科学家阿基米德发现杠杆原理后,发出了“给我支点,我可以撬动地球”的豪言壮语.假如阿基米德在杠杆的一端施加600N的力,要搬动质量为6.0×
1024kg的地球,那么长臂的长应是短臂长的多少倍?
如果要把地球撬起1cm,长臂的一端要按下多长距离?
假如我们以光速向下按,要按多少年?
(做完该题,你有何启示?
)
24.(2005•海淀区)假期里,小兰和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动.活动要求是:
家庭成员中的任意两名成员分别站在如图所示的木板上,恰好使木板水平平衡.
(1)若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N,小兰站在距离中央支点2m的一侧,爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡?
(2)若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上,现在他们同时开始匀速相向行走,小兰的速度是0.5m/s,爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏?
25.甲、乙两个实验小组在探究“杠杆的平衡条件”时,分别得到下面两组数据和结论.他们在交流时,甲组发现了自己实验结论的错误和产生错误的原因.
甲组
次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
2
结论
动力+动力臂=阻力+阻力臂
乙组
7
14
8
10
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂
杠杆答案与评分标准
考点:
杠杆的分类。
分析:
判断杠杆的种类,可结合生活经验,根据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系,若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆,若动力臂小于阻力臂,则是费力杠杆,若动力臂等于阻力臂,则是等臂杠杆.
解答:
解:
A、食品夹在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,符合题意;
B、撬棒在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意;
C、瓶起子在使用时较为省力,是省力杠杆,不符合题意;
D、定滑轮的动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不符合题意;
故选A.
点评:
此类型题目的解决主要是依据生活经验和动力臂及阻力臂的大小关系进行判断.
定滑轮及其工作特点。
旗杆上的机械装置要实现旗手向下对绳子施力,国旗上升的目的,根据定滑轮可以改变力的方向的特点即可.
A、运用杠杆虽然有时也可以改变力的方向,但是旗杆顶端安装使用不方便.不符合题意;
B、动滑轮可以省力,但是无法实现改变力的方向的目的.不符合题意;
C、定滑轮可以实现改变力的方向的目的.符合题意;
D、根据题意,安装斜面无法实现改变力的方向升旗的目的,不符合题意.
故选C
在了解各类简单机械的工作特点的基础上,结合解决实际问题的需要(改变力的方向)选择.
杠杆的平衡条件。
专题:
推理法。
原来杠杆平衡,是因为两边的力和力臂的乘积相等,若将两边物重同时增加50N,看现在的力和力臂的乘积是否相等,据此分析得出结论.
根据杠杆平衡的条件可得:
因为200N小于300N,所以左边的力臂大于右边的力臂,那么当两端都增加50N时,杠杆不再平衡,因为右边的力臂与50N的乘积小于左边力臂与50N的乘积,左边的力和力臂乘积大,所以左端下沉.
杠杆是否平衡取决于力和力臂的乘积是否相等,不能只看力或只看力臂.
定滑轮及其工作特点;
动滑轮及其工作特点。
动滑轮的特点:
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,但费距离;
定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向.
A、定滑轮不省力也不费力,但可以改变作用力方向,选项说法正确,不符合题意;
B、使用动滑轮能省一半力,但不能改变力的方向,选项说法错误,符合题意;
C、定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向,选项说法正确,不符合题意;
D、动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,但费距离,选项说法正确,不符合题意;
故选B.
解决此类题目要结合定滑轮及其定滑轮的工作特点进行分析.
杠杆的动态平衡分析。
本题重点在于分析移动中两球相对于支点的力矩变化,通过比较可以得出杠杆的移动方向.
开始时两球平衡,即力矩相等;
当运动时,两球速度相同,则在相同时间内移动的距离相同,大球的力矩减少的快,则大球力矩会小于小球力矩,杠杆向小球那端下沉.
故选C.
本解法通过比较力矩的减少量来求出运动后的力矩,解答起来更容易一些,做题时一定不能形成思维定势,只想着比较后来的力矩.
本题主要考查两个方面的知识点:
(1)对杠杆分类方法的了解与记忆:
动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆;
动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆;
动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆.
(2)对各类杠杆特点的了解:
省力杠杆能省力但费距离;
费力杠杆能省距离但费力.
由图可知选项A、C、D中的剪刀都是费力杠杆,不能省力,所以选项A、C、D都不正确.
由图可知选项B中的剪刀是省力杠杆,能省力便于剪开较硬的物体,所以选项B正确.
能否记住杠杆的分类方法是本题的解题关键.
本题主要考查对杠杆分类方法的了解.动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆;
由图撬棒是省力杠杆,所以选项A不符合题意.
镊子是费力杠杆,所以选项B符合题意.
铡刀是省力杠杆,所以选项C不符合题意.
开瓶器是省力杠杆,所以选项D不符合题意.
本题的解题关键是熟悉常用杠杆工具的使用特点并掌握对杠杆进行分类的科学方法.
杠杆的动态平衡分析;
密度公式的应用;
浮力大小的计算。
本题通过多种方式来改变两端力矩,需要仔细分析各种方法影响了力矩的哪一部分,进而由力矩平衡得出.
两金属块的体积相同,但密度不同,故铜块重力大于铝块,由力矩平衡ρ铜V铜L铝=ρ铝V铝L铝知,铜块力臂小.由此可判:
A、在上面各加质量相等的物体时,由于铝块力臂大,故铝块增加的力矩多,平衡被打破,A错.
B、由ρ铜V铜L铝=ρ铝V铝L铝知:
只要铜的体积和铝的体积比值不变,平衡关系就会依然成立,B对
C、将两金属块向里移动时,力臂同时减小,由于铜的重力大,故铜力矩减小的多,剩下的力矩不再相等,不能平衡,C错.
D、由于体积相同,浸入水中,受浮力相同,但力臂不同,故减小的力矩不同,力矩不再平衡,D错.
故选B
此题为一综合性的选择题,要抓住力矩平衡这一主线,考虑其他因素对力矩和力臂的影响.
10.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3米,OB=0.2米.A点处挂一个质量为2千克的物体G,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则物体G的重力大小为 19.6 牛,力F大小为 29.4 牛.
杠杆的平衡分析法及其应用;
重力的计算。
计算题。
已知物体G的质量,可直接利用重力公式计算物体G的重力,再根据杠杆平衡的条件F•OB=G•OA可直接求F的大小.
G=mg=2kg×
9.8N/kg=19.6N;
由杠杆平衡的条件F•OB=G•OA可得:
F=
=
=29.4N.
故答案为:
19.6N、29.4N.
本题直接利用公式即可求解,属于基础性的考查,需注意计算时有单位,常数g在题干中未注明时取值为9.8N/kg.
11.如图,杠杆每小格的长度相等,质量不计,以O为支点,杠杆的右端挂有重物M,支点左边的A处挂钩码时,杠杆平衡,将重物M浸没在水中,钩码放在B处,杠杆又平衡,则重物与钩码的质量之比为 4:
5 ,重物M的密度是 4.0×
103 kg/m3
密度的计算。
比例法。
M未浸没水中,利用杠杆平衡条件,求出钩码和重物的质量关系;
浸没后利用杠杆平衡条件求出右边对杠杆的拉力,再根据重物受力平衡求解
(1)由题知,mgLOA=MgLOC,
∴
(2)重物浸没前:
mgLOA=MgLOC﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
重物浸没后:
mgLOB=(Mg﹣F浮)LOC﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
②式比①式得:
∴ρ物=4ρ水=4×
103kg/m3故答案为4:
5,4×
103kg/m3
本题用了4方面的知识:
①重力公式G=mg=ρvg;
②阿基米德原理;
③物体受力平衡分析;
④杠杆平衡条件
12.钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,它的钳口刻纹是用增大接触面的 粗糙 程度的方法来增大摩擦的,用钢丝钳剪断铁丝时,它是 省力 杠杆.(选填“省力”、“费力”、“不省力也不费力”)
杠杆的分类;
增大或减小摩擦的方法。
联系生活经验,要判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆,可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系,若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆,若动力臂小于阻力臂,则是费力杠杆,此题还用到了增大摩擦的方法.
钳口刻纹是用增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦的,这样在使用时不易脱落,钢丝钳在使用时动力臂大于阻力臂,故是省力杠杆;
粗糙,省力.
此类型题目的解决主要是依据生活经验,依据动力臂和阻力臂的大小关系进行判断.
(2)根据图中标尺估算出肱二头肌此时的收缩力约为 320 牛.
长度的测量;
力的示意图;
此题用到了长度的测量和杠杆的平衡条件F1×
L1=F2×
L2,联合这两个知识点求解.
(1)O为支点,肱二头肌提供动力,物体重力是阻力;
(2)由图中刻度尺可知,L1=1.00cm,L2=8.00cm,利用杠杆的平衡条件F1×
L2得,F1=320N;
(1)
;
(2)320N.
此类综合性题目要求必须对所考查的知识点熟练掌握,并灵活联立求解.
力臂的画法。
作图题。
力臂是支点到力的作用线的距离,因此要先确定支点,然后判断力的方向,再过支点做出力的作用线的垂线,支点到力的作用线的距离,即为所求作的力臂.
已知支点为O,过点O作力F1的垂线段L1,作力F2的垂线段L2,那么L1、L2即为所求作的力臂.
本题考查了力臂的作法.关键是要作出支点到力的作用线的垂线段.
力臂的画法;
力的示意图。
(1)知道力臂是从支点到力的作用线的距离,由支点向力的作用线引垂线,垂线段的长度即为力臂;
(2)掌握动力和阻力的概念,在此题中盖对起子的力即为阻力.
(1)首先在F1的方向上做出力F1的作用线,然后从支点O向F1的作用线引垂线,垂线段的长度即为力臂L1.
(2)F1使起子沿逆时针转动,其中盖对起子的力阻碍了起子的转动,所以是阻力F2,方向竖直向下,如下图所示:
本题主要考查了力臂的画法,关键是正确理解掌握力臂的概念,找到支点和力的作用线.
因为钉子竖直向下,所以阻力也是竖直向下的,故过B点做竖直向下的力,根据力臂的画法,过O点做动力作用线的垂线段.
如图所示
说明:
力臂应和锤柄平行.
关键是注意力臂的画法,作图要规范.
已知支点和力F,过支点作力F作用线的垂线段,即力臂.
会根据力臂的画法准确作出力臂,并要求作图规范.
已知支点、动力和阻力的方向,根据力臂的画法,过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段,即动力臂和阻力臂.
过支点O分别作动力F1、阻力F2的作用线的垂线段,然后标出符号,即为所求作的动力臂和阻力臂,如图所示
会根据力臂的画法,准确作出动力臂和阻力臂,并且要求作图规范.
19.在研究杠杆平衡条件的实验中,杠杆的位置如图所示,此时应调节杠杆左端的螺母使其向 右 移动,或者调节杠杆右端的螺母使其向 右 移动,以使杠杆在水平位置平衡.
探究杠杆的平衡条件实验。
实验题。
杠杆的调节和天平的调节一样,完全类似于生活中的“跷跷板”游戏,左边下倾,为使杠杆水平平衡,平衡螺母应右调.
由图示,说明杠杆左边较重,两端螺母应向右调,即:
左下右调.
右,右.
杠杆调平衡时满足:
左下右调,右下左调,先快后慢,使杠杆水平平衡.
一个 ,动滑轮:
一个 .
71.4% .(g取10牛/千克)
滑轮(组)机械效率的测量实验。
实验题;
简答题。
(1)利用表格数据分析,物重由三股绳子承担,滑轮的个数最少的情况是定滑轮和动滑轮各一个;
(2)已知物体的质量,先利用公式G=mg计算重力,再利用公式W=Gh计算有用功,利用W=FS计算总功,最后利用机械效率公式计算即可;
(3)结合实际生活,如:
升国旗的旗杆上端的动滑轮,起重机的动滑轮等不难回答问题.
(1)由表中数据分析,当物体升高0.1m时弹簧秤移动0.3m,
故物重由三股绳子承担;
所以定滑轮和动滑轮各一个;
(2)η=
(3)如升国旗的旗杆顶端的定滑轮,起到改变力的方向的作用;
起重机使用滑轮组,既省力又能改变力的方向.
(1)一个,一个;
(2)71.4%;
(3)起到改变力的方向或省力的作用.
本题考查了如何测定滑轮组的机械效率,如何正确分析数据得出正确的结论.
21.一人用如图所示.的滑轮组匀速提升物重为200牛的物体,此时人对绳的拉力为120牛,不计绳重和摩
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- 杠杆
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