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杠杆考题归类点拨

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发表于 2008-1-31 09:52:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
杨庄初中 王华林
在近几年的中考中,杠杆也是主要的考查内容之一。考试形式主要有选择题、填空题、作图题、计算题和实验探究题等多种题型。考查的知识点包括杠杆的五要素(支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂)、杠杆是省力的还是费力的、杠杆平衡条件实验及应用等。在这里,针对有关杠杆的考点,进行归类分析如下:
题型一:会确认并画出杠杆的力臂
点拨:
例1 如图1甲所示的钢丝钳,其中A为剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴(支点),图乙为单侧钳柄及相连部分示意图,请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2 。
点拨:画力臂时必须注意力臂是“支点到力的作用线的距离”,而不是“支点到力的作用点的距离”。力的作用线是通过力的作用点并沿力的方向所画的直线。
答案:如图丙所示。
例2 如图2所示杠杆中,动力臂用L表示,图中所画力臂正确的是( )
点拨:动力臂是“支点到动力的作用线的距离”,画动力臂时应从支点向动力的作用线作垂线。四个图中只有D是正确的。
答案:D
题型二:判断是省力杠杆还是费力杠杆
例3 下列工具中,属于省力杠杆的是( )
A.夹邮票用的镊子
B.理发师修剪头发用的剪刀
C.剪铁丝用的钢丝钳
D.钓鱼用的鱼竿
点拨:根据杠杆平衡条件,我们把杠杆分为三类:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。如果动力臂比阻力臂长,就是省力杠杆;如果动力臂比阻力臂短,就是费力杠杆;如果动力臂和阻力臂相等,就是等臂杠杆。上面例子的实质都是考查的杠杆的分类。A、B、D三种杠杆均是阻力臂大于动力臂,所以它们都是费力杠杆。
答案:C
例4 人体的运动系统相当复杂,但最基本的运动形式是,骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动。如图3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3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
点拨:本题与生活实际相联系,由于人的前臂相当于杠杆,动力臂和阻力臂已经固定,且阻力臂大于动力臂,是一个费力杠杆。根据杠杆平衡条件可知:在动力臂和阻力臂确定的情况下,手托起的物体越重,肌肉提供的动力越大,感觉越累。
答案:A
例5 杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图4可知它的支点是______点(填“A”、B”或“C”),在匀速拉起时,它属于一个______杠杆(填“省力”或“费力”),并在图中画动力臂L1。
点拨:杠杆的动力和阻力指的都是杠杆吊桥受到的力,所以动力是绳对吊桥的作用力,阻力是吊桥的自身的重力。确定吊桥这个杠杆动力臂和阻力臂的关系,需要找到支点,如图支点在C点,动力臂L1大于阻力臂CO,吊桥是一个省力杠杆。动力臂L1如图5所示。
题型三:有关杠杆平衡条件的实验题及应用题
例6 在探究杠杆的平衡条件实验中:
1.小军将杠杆放在水平桌面上,发现杠杆左端下倾。那么他应将杠杆右端螺母向______ (填“左”或“右”)调节一些,使杠杆在______位置平衡。
2.实验时只有8个相同的钩码,杠杆上画有均匀的格子,当在A点挂4个钩码如图6所示,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?(请设计两种方案)
答:①____________________________ ②__________________________。
点拨:解题的关键是依据杠杆的平衡条件,看左、右两边的力和力臂的乘积是否相等。若乘积相等,则杠杆平衡;若乘积不等,那么杠杆将向乘积大的一边下倾。
答案:1.(1)右;(2)水平。
2.①2个钩码挂在“6”处;②3个钩码挂在“4”处等。
例7 在研究“杠杆的平衡条件”实验中,在处理数据过程中,有同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。经过实验,获得了下述数据:
动力F1/N

动力臂L1/cm

阻力F2/N

阻力臂L2/cm

4

5

5

4


于是,他们认为自己的猜想得到了验证。你认为他们的实验过程存在什么问题?
点拨:在解决具体问题中出现的障碍,往往不是知识本身,恰恰是思路、方法不对头造成的。
答案:(1)不能只凭一组实验数据得出结论,必须在多次实验的基础上通过分析和论证才能得出结论。
(2)单位不同的两个物理量不能直接相加。
例8 一根长1m左右、粗细均匀的细木棒,一个已知质量为m的钩码,一把刻度尺,还有一些细绳和一只铅笔。只用这些器材如何测出这根细棒的质量?写出实验步骤及导出计算木棒质量的公式。
点拨:细木棒可看作杠杆,利用杠杆平衡条件来求解,关键是找到一个合适的支点,使挂有钩码的细木棒在水平位置平衡。用刻度尺测出力臂,即可求出木棒的质量。
实验步骤:
(1)用刻度尺找出木棒重心,用铅笔在重心处做出标记C;如图7所示;
(2)用细线系住木棒上的某一点作为杠杆上的支点;
(3)把质量为m的钩码用细线系好后套在木棒上;
(4)左、右调节钩码或支点的位置使木棒在水平位置平衡;
(5)用刻度尺分别量出支点到木棒重心及支点到系钩码细线的距离L1和L2。
计算:设木棒质量为M,根据杠杆的平衡条件可得出MgL1=mgL2 即ML1=mL2 所以木棒的质量为
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