在近幾年的中考中,杠桿也是主要的考查內容之一。考試形式主要有選擇題、填空題、作圖題、計算題和實驗探究題等多種題型。考查的知識點包括杠桿的五要素(支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂)、杠桿是省力的還是費力的、杠桿平衡條件實驗及應用等。在這里,針對有關杠桿的考點,進行歸類分析如下:
題型一:會確認并畫出杠桿的力臂
點撥:
例1 如圖1甲所示的鋼絲鉗,其中A為剪鋼絲處,B為手的用力點,O為轉動軸(支點),圖乙為單側鉗柄及相連部分示意圖,請在圖乙中畫出剪鋼絲時的動力F1、阻力F2、動力臂L1、阻力臂L2 。
點撥:畫力臂時必須注意力臂是“支點到力的作用線的距離”,而不是“支點到力的作用點的距離”。力的作用線是通過力的作用點并沿力的方向所畫的直線。
答案:如圖丙所示。
例2 如圖2所示杠桿中,動力臂用L表示,圖中所畫力臂正確的是( )
點撥:動力臂是“支點到動力的作用線的距離”,畫動力臂時應從支點向動力的作用線作垂線。四個圖中只有D是正確的。
答案:D
題型二:判斷是省力杠桿還是費力杠桿
例3 下列工具中,屬于省力杠桿的是( )
A.夾郵票用的鑷子
B.理發師修剪頭發用的剪刀
C.剪鐵絲用的鋼絲鉗
D.釣魚用的魚竿
點撥:根據杠桿平衡條件,我們把杠桿分為三類:省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿。如果動力臂比阻力臂長,就是省力杠桿;如果動力臂比阻力臂短,就是費力杠桿;如果動力臂和阻力臂相等,就是等臂杠桿。上面例子的實質都是考查的杠桿的分類。A、B、D三種杠桿均是阻力臂大于動力臂,所以它們都是費力杠桿。
答案:C
例4 人體的運動系統相當復雜,但最基本的運動形式是,骨骼在肌肉提供的動力作用下繞關節轉動。如圖3所示是手端起茶杯的情景,其前臂骨骼相當于杠桿,肱二頭肌收縮提供動力。由圖3可以看出,這是一個( )
A.費力、省距離的杠桿
B.省力、費距離的杠桿
C.既費力,也費距離的杠桿
D.既省力,也省距離的杠桿
點撥:本題與生活實際相聯系,由于人的前臂相當于杠桿,動力臂和阻力臂已經固定,且阻力臂大于動力臂,是一個費力杠桿。根據杠桿平衡條件可知:在動力臂和阻力臂確定的情況下,手托起的物體越重,肌肉提供的動力越大,感覺越累。
答案:A
例5 杠桿在我國古代就有了許多巧妙的應用。護城河上安裝使用的吊橋就是一個杠桿,由圖4可知它的支點是______點(填“A”、B”或“C”),在勻速拉起時,它屬于一個______杠桿(填“省力”或“費力”),并在圖中畫動力臂L1。
點撥:杠桿的動力和阻力指的都是杠桿吊橋受到的力,所以動力是繩對吊橋的作用力,阻力是吊橋的自身的重力。確定吊橋這個杠桿動力臂和阻力臂的關系,需要找到支點,如圖支點在C點,動力臂L1大于阻力臂CO,吊橋是一個省力杠桿。動力臂L1如圖5所示。
題型三:有關杠桿平衡條件的實驗題及應用題
例6 在探究杠桿的平衡條件實驗中:
1.小軍將杠桿放在水平桌面上,發現杠桿左端下傾。那么他應將杠桿右端螺母向______ (填“左”或“右”)調節一些,使杠桿在______位置平衡。
2.實驗時只有8個相同的鉤碼,杠桿上畫有均勻的格子,當在A點掛4個鉤碼如圖6所示,則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡?(請設計兩種方案)
答:①____________________________ ②__________________________。
點撥:解題的關鍵是依據杠桿的平衡條件,看左、右兩邊的力和力臂的乘積是否相等。若乘積相等,則杠桿平衡;若乘積不等,那么杠桿將向乘積大的一邊下傾。
答案:1.(1)右;(2)水平。
2.①2個鉤碼掛在“6”處;②3個鉤碼掛在“4”處等。
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