初中物理沪教版八年级下册4.1 简单机械教学演示课件ppt

沪教版八年级物理

第四章  机械和功   第一节  简单机械（1）

精选练习

一、夯实基础

1．物体作用在杠杆上促使杠杆转动的力叫做       ，支点到力的

       的距离叫作力臂．力臂   　 在杠杆上，力的作用点　  　 在杠杆上（后两空选填“一定”或“不一定”）．

【答案】动力；作用线；不一定；一定。

【解析】物体作用在杠杆上促使杠杆转动的力叫做动力，支点到力的作用线的距离叫作力臂．力臂不一定在杠杆上，力的作用点一定在杠杆上（后两空选填“一定”或“不一定”）．

2．杠杆的平衡状态是指杠杆处于　 　  或者　　           状态。杠杆平衡的条件是　　                                     。

【答案】静止状态，匀速转动；动力×动力臂=阻力×阻力臂。

【解析】杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止状态或者匀速转动状态。杠杆平衡的条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。

3．如图所示的各类杠杆中，属于费力杠杆的是（   ）

A. 起子 B. 道钉撬

C. 筷子 D. 钢丝钳

【答案】C

【解析】A．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；

B．道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；

C．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；

D．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。

选C。

4. 如图所示的工具中，使用时属于省力杠杆的是（   ）           

A.羊角锤      B.镊子        C.钓鱼竿          D.筷子

【答案】A

【解析】A．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A符合题意；

B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；

C．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不符合题意；

D．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；

选A。

5. 如图所示，起瓶器开启瓶盖时，可看作是（   ） 

A. 以B为支点的费力杠杆杆　　　B. 以B为支点的省力杠杆 

C. 以A为支点的费力杠杆　　　　D. 以A为支点的省力杠杆

【答案】D

【解析】起瓶器开启瓶盖时，起子的末端向上运动，A为支点，阻力作用在B点，且向下，动力臂大于阻力臂，所以可看作是以A为支点的省力杠杆，选D。

6．人体的某些部分也可以看作杠杆，例如托起物体的前臂图．下列图中正确表示手的前臂所受动力和阻力的是图（   ）

A. 　　　　B. 　

C. 　　　　D.

【答案】B

【解析】O为支点，由于物体的重力为竖直向下，且作用在手上，所以物体对前臂的力为阻力F2竖直向下，物体在此位置平衡，动力与阻力又在支点同侧，方向须相反为竖直向上，则股二头肌对前臂的力为动力F1竖直向上，如B选项图所示．故选B．

7．如图8所示，一轻质杠杆可绕O点转动，A点处挂上一重物G，B点处用弹簧测力计竖直向上拉着，杠杆恰在水平位置平衡，若物体重力G为30N，则弹簧测力计示数为　  　 牛．此杠杆是　       杠杆（选填“省力”、“费力”、“等臂”）。

【答案】45，费力。

【解析】杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知：

F1×0.4m =30N× (0.4m+0.2m)     F1=45N

因为动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。

8．如图10所示，轻质杠杆AB长为2米，AO长为0.4米，物体G的重力为40牛，为使杠杆水平平衡，在B点应至少施加一个　 　   牛的力FB，方向为　　     。

【答案】45，竖直向下。

【解析】根据F1l1=F2l2可知：若最省力，力臂应该最大，所以在B点应施加的力FB方向为竖直向下。

 F1×（2m-0.4米）=40N× 0.4m

F1=10N

9. 若杠杆平衡时动力臂是阻力臂2倍，则动力是阻力的____倍，使用此类杠杆缺点是_____（选填“费力”或“费距离”）；若此杠杆受到的阻力是60牛，则当动力应为____牛，杠杆才能处于平衡状态。

【答案】1/2，费距离，30。

【解析】

已知杠杆的动力臂为阻力臂2倍，所以由杠杆的平衡条件公式F1L1=F2L2可知，动力是阻力的1/2倍，因此该杠杆的特点是省力费距离；

[若该杠杆受到的阻力为F2=60N，则动力：

F1=1/2F2=1/2×60N=30N

10．如图所示，O为轻质杠杆AB支点，B点挂一重物G，若在B点施加F1、或在A点分别施加F2、F3、F4四个力后，杠杆均保持水平位置平衡，则这四个力中最小的力是（    ）

A. F1 B. F2 C. F3 D. F4

【答案】A

【解析】由图可知，O为支点，动力F1与杠杆垂直，则动力F1对应的动力臂为OB；动力F3与杠杆垂直，则动力F3对应的动力臂为OA；

由图可知，F2、F4对应的力臂都小于OA，而OB＞OA，所以OB是最长的动力臂；

由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小；因为F1对应的动力臂最长，所以F1最小。故A符合题意，选项B、C、D不符合题意。

11．在图1所示杠杆中，分别用L1和L2标出它们的动力臂和阻力臂(0是支点)。     

L2

【答案】

12. 如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂。在图中画出力F1的力臂L1和力F2。

【答案】

【解析】做力F1的反向延长线，过支点O做力F1作用线的垂线段L1，则线段L1为力F1的力臂；
过力臂L2的右端，作垂直于L2的直线，与杠杆OA的交点为力F2的作用点，方向斜向左上方，如图所示：

13. 一个水平放置的杠杆，该杠杆的阻力臂l2为0.2米，阻力F2为300牛，动力F1为50牛，求杠杆平衡时的动力臂l1。

【答案】1.2米。

【解析】杠杆在水平位置平衡，由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得：

50N×l1=300N× 0.2m

动力臂l1=1.2米。

二、巩固与提高

14. 如图所示，作用在A点的各个力中，不可能使杠杆平衡的力是 （    ）

A. F3和F4      B. F1和F3      C. F2和F4    D. F1和F2

【答案】A

【解析】因为力F3的作用线所在的直线过支点O，所以力F3的力臂为0，又因为0乘以任何数都为0，所以力F3不能使杠杆平衡；力F4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同，所以力F4不能使杠杆平衡；力F1和F2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反，所以力F1和F2可以使杠杆平衡；故选A。

15．如图所示，O为杠杆的支点，第一次杠杆在重物G和力F1的作用下处于水平位置平衡．如果第二次杠杆在重物G和力F2的作用下仍在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是（    ）

A. F2＞F1＞G B. F1＝F2＝G C. F1＜F2＝G D. F1＞F2＝G

【答案】A

【解析】观察图形可知，力F1的力臂大于力F2的力臂，阻力臂大于F1的力臂，重力G的力臂最大；已知阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件即可判断F1、F2及G的大小关系．所以选A。

16. 利用图的装置估测物体的重力G，当杠杆平衡时，力F大小为8牛，则物体的重力G（    ）

A. 大于8牛 B. 小于8牛.

C. 等于8牛 D. 无法确定

【答案】B

【解析】

如图，动力臂为lOA，阻力臂为lOB，lOA<lOC=lOB，

∵FlOA=GlOB，lOA<lOB，∴G<F=8N。

故选B。

17. 如图中杠杆lAB=2lOA，每个钩码重力为2牛，在B点用力F1，则下列说法中正确的是（    ）

A. F1大小一定为2牛 B. F1大小可能为1牛

C. F1大小一定为3牛 D. F1 大小可能为20牛

【答案】D

【解析】B．每个钩码重力为2牛；则阻力：F2=3×2N=6N；

当在B处施加垂直于杠杆向上的动力时，动力臂为lOB，阻力臂lOA，

∵lAB=2lOA，∴lOB=3lOA，此时动力臂最大，所用的力最小，由杠杆平衡条件得：F1 lOB=F2 lOA，则：

F1=F2=6N=2N；

故B错误；

AC．由以上分析可知，F1 最小为2N，由于F1的方向不确定，所以F1的大小不能确定，故AC错误；

D．当动力臂小于阻力臂时，F1的大小可能为20牛，故D正确。

18. 如图所示，均匀杠杆上的每一个小格长度都相等，每一个钩码的质量都为m，杠杆处于平衡状态。下面说法正确的是（    ）

A. 左、右各摘去一个钩码，杠杆仍然平衡

B. 左、右钩码都向支点移动一小格，杠杆仍然平衡

C. 左侧钩码向右移动四小格，右侧钩码向左移动两小格，杠杆仍然平衡

D. 只摘掉左侧所有钩码，在a点用力拉杠杆，当拉力F ≥2mg时，杠杆有可能平衡

【答案】D

【解析】

A．左、右各摘去一个钩码，右侧力与力臂的关系为2mg×4L；左侧为1mg×6L，即2mg×4L≠1mg×6L；故A说法错误；

B．左、右钩码都向支点移动一小格，右侧力与力臂的关系为3mg×3L；左侧为2mg×5L，即3mg×3L≠2mg×5L；故B说法错误；

C．左侧钩码向右移动四小格，右侧钩码向左移动两小格，右侧力与力臂的关系为3mg×2L；左侧为2mg×2L，即3mg×2L≠2mg×2L；故C说法错误；

D．摘掉左侧的钩码，在a点用力拉杠杆，当拉力F≥2mg时，拉力和力臂的乘积≥2mg×4L，右侧钩码重力与力臂的乘积为3mg×4L；则拉力和力臂的乘积有可能等于钩码的重力和力臂的乘积，杠杆平衡；故D说法正确。

19．如图3所示是一根轻质粗细均匀的杠杆，支点为O并标有A、B、C、D四个点。若要用它提起某一重物且最省力。最合适的动力、阻力作用点应在（      ）

A．A和C        B．D和C      C．A和D          D．B和D

【答案】B

【解析】根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知：要用它提起某一重物且最省力即F1最小，因为阻力F2不变，当l1与l2之比最大时，所使用的力F1最小，动力与阻力的作用点分别为C和D时，最省力。选B。

20. 现有重力为2牛的钩码1个，为使杠杆在水平位置平衡，请在图中把钩码画在杠杆正确的位置上。

【答案】

【解析】根据题意知，应在支点右侧的某一位置挂钩码，设每个小格的长度为L，根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2        3N×2L=a×2N×nL

即满足a×n=3可使杠杆平衡，可以n=3，a=1；可以在右端3格处挂一个钩码，作图如下：

21. 如图所示OB为轻质杠杆，OA=30厘米，AB=10厘米，在杠杆的B端挂一个所受重力为90牛的重物，则

(1)若要使杠杆在水平位置上平衡，在A点至少施加多大拉力？方向如何？

(2)若在杠杆上A点施加一个大小为240牛的力，杠杆能否平衡？若能，请说明理由并在图中画出该力的示意图；若不能，请说明理由。

【答案】(1)120牛；方向竖直向上 (2)能；详见解析

【解析】(1)因为杠杆在水平位置平衡，OA=30cm，OB=40cm，在B端挂一个重为90N的物体，由杠杆平衡条件FLOA=GLOB得：

F===120N，

方向为竖直向上时拉力最小；

(2)若在杠杆A点加一个大小为240N的力，则：

LOA===15cm，

因为15cm<30cm，所以杠杆可以平衡，此时为斜拉状态，且拉力与杠杆夹角为30度。

22．如图17所示是人们用木棒撬石块的示意图．撬石块有两种方法：第一种是以B点为支点，在C点用与棒垂直的力F下向下撬；第二种是以A点为支点，在C点用与棒垂直的力F上向上撬 （木棒自重不计）．已知AC=2米，BC=1.6米，且AD=DB，则：

（1）若石块对垂直于撬棒的阻力f为100牛，求垂直杠杆向上用力时的动力F上的大小．

（2）假设石块对撬棒的阻力始终为f，采用两种不同方向用力时，动力 F下与F上的差值为30N，求阻力f的大小．

【答案】（1）10N；（2）200N．

【解析】 (1)由图可知，垂直杠杆向上用力时,杠杆的支点为O，动力臂为AC＝2m，阻力臂AD＝ ＝＝0.2m，根据杠杆平衡条件可得，F2×AC＝f×AD，则F2＝ ＝＝10N；

(2)由图可知，垂直杠杆向下用力时，杠杆的支点为B，动力臂为BC＝1.6m，阻力臂为AB＝AC−BC＝2m−1.6m＝0.4m，根据杠杆平衡条件可得：F1×BC＝f×AB，则F1＝，又F2×AC＝f×AD，则F2＝，则有：−＝30N，代入数据得：−＝30N，解得f＝200N.

点睛：（1）确定垂直杠杆向上用力时杠杆的支点、动力臂为和阻力臂，又知阻力大小，利用杠杆平衡条件可求动力F2的大小；

（2）确定垂直杠杆向下用力时杠杆的支点、动力臂为和阻力臂，根据采用两种不同方向用力时，动力 F1与F2的差值为30N，利用杠杆平衡条件，列出等式，求解可得阻力f的大小。

23．如图所示，一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体，A端用一细绳将杠杆系于地上，细绳与杠杆间的夹角为30°， OA=1m，OB=0.4m，此时杠杆在水平位置平衡，现在0点放一质量为5kg的物体，用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动．问：

（1）物体在0点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少？

（2）物体运动到距A点多远的地方，细绳AC的拉力恰好为零？   

【答案】(1)80N；(2)0.2m．

【解析】 (1)物体未滑动时，它对杠杆施加的力近似看成通过支点O，，它不影响杠杆的平衡，300所对的直角边是斜边的一半．

l1===0.5m

l2=OB=0.4m

F2=G=mg=10kg×10N/kg=100N

∴根据杠杆原理：F1l1=F2l2得物体在O点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力：

F1===80N

(2)物体运动到距离O点为L3时，细绳AC的拉力恰好为零，

=5kg=50N

根据杠杆原理有：F2l2=F3l3即100N×0.4m=50N×l3

∴l3=0.8m；则细绳AC的拉力恰好为零时，物体运动到距A点1m-0.8m=0.2m

答：(1)物体未滑动时，细绳承受的拉力为80N；

(2)物体运动到距A点0.2m的地方，细绳AC的拉力恰好为零．

24. 在“探究杠杆平衡的条件”实验中，如果杠杆处于如图a所示位置，为了使杠杆在_____位置平衡，需向____ (选填“左”或“右”)调节平衡螺母，这样做的目的是为了能直接从杠杆上读出__值。 实验时，若在支点右侧挂了两个钩码，如图b所示，动力作用在支点左侧A点，则需沿_____方向拉弹簧测力计，使杠杆重新平衡并记录数据，才能正确得到实验结论。

【答案】水平；左；力臂；竖直向下。

【解析】杠杆左端高，说明水平时重心在支点右边，所以应将平衡螺母左调，使重心左移，杠杆才能平衡；杠杆在水平位置平衡，所有的拉力均竖直向下，力臂为支点到力的作用点的距离，以便于能直接从杠杆上读出力臂。

保持左侧钩码的只数和位置不变，在A处施加一个竖直方向的力，力的力臂不变，力的方向不变，为使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应竖直向下。

25. 在探究杠杆平衡条件的实验中．挂上钩码后，杠杆的状态如图所示，该装置______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态．此时可以通过调节____________，使其刚刚在水平位置平衡，目的是为了____________________．实验中小明和小华先做了第一次实验，方法是：先确定动力F1=2.0牛，动力臂L1=0.2米，阻力F2=4.0牛，此时小华认为L2的位置应通过杠杆平衡条件的公式计算得到，而小明认为L2的位置应通过移动另一组钩码使杠杆在水平位置平衡时从杠杆上读出．你认为___________（填“小明”或“小华”或“两者”）的想法是正确的．

【答案】是；钩码在杠杆上的位置或增减钩码的个数；便于直接在杠杆上读出力臂值；小明。

【解析】杠杆停在如图所示的位置，保持静止状态，杠杆是处于平衡状态；

进行探究时，不能再调节平衡螺母，只能通过增减钩码个数改变拉力大小，或者通过调节钩码在杠杆上的位置调节力臂大小，使杠杆在水平位置平衡．杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂；

小明和小华在第一次实验时，小华是通过公式F1L1=F2L2计算得到L2的位置，而小明通过移动另一组钩码使杠杆在水平位置平衡时，从杠杆上读出L2的位置，可见：小明是通过实验测量的，符合实验的原则，是正确的．