专题29 力臂及其作图 试卷（教师版+学生版）

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专题29   力臂及其作图力臂是初中物理中一个重要的知识点，是学习杠杆平衡的必会的一个概念，画力臂既是初中的一个难点，又是一个重点，在初中物理的大大小小的各类考试中，特别是在各省市中考中会有考题出现。有的是单纯的画力臂，有的是结合具体的情景画力臂，考试形式多样。分值在2分—3分左右。一、力臂的概念：力臂是从支点到力的作用线的距离，力臂分动力臂和阻力臂，动力臂用L1表示，阻力臂用L2表示，如下图1：1、力臂的物理意义是：表示作用在杠杆上的力的方向对杠杆转动效果的影响，当力的作用线通过支点时，力对杠杆不产生作用效果。2、作用在杠杆上的一个力的作用点不变，力的方向改变时，它的力臂一般要改变。3、力臂可能与杠杆重合，也可以不在杠杆上。例题1  （2022上海徐汇八年级期末）关于力臂，下列说法中正确的是（　　）A．力臂是支点到力的作用点的距离B．杠杆的长度一定等于动力臂和阻力臂之和C．力臂一定在杠杆上D．有力作用在杠杆上，但此力的力臂可能为零【答案】D。【解析】力臂是支点到力的作用线的垂直距离，A错误；若不断改变某一杠杆的阻力的作用方向，则阻力臂和动力臂之和会随之发生变化，而杠杆的长度一直是固定不变的，所以杠杆的长度不一定等于动力臂和阻力臂之和，B错误；力臂是支点到力的作用线的垂直距离，若杠杆是弯曲的或力的方向与杠杆方向不垂直，则力臂就不在杠杆上，C错误；当力的作用线经过杠杆支点时，力臂即为零，D正确。故选D。 【点拨】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，如图1中，支点到力的作用线的距离是OC，而支点到力的作用点的距离是OA，显然OC≠OA。对点练：（2021广东深圳中学九年级开学考试）如图所示，杠杆可以绕O点转动，在B点挂一重物G。C点施加一个水平拉力F1，则F1、F2的力臂分别是（　　）A．OC和BC        B．OA和OD     C．OC和OB D．AC和BD二、画力臂的步骤：（1）找支点：具体的方法是“转一转”——不管杠杆是在静止时，还是在匀速转动时，设想杠杆在动力的作用下转动一个较小的角度，杠杆上瞬时不动的那个点就是支点。（2）画力的作用线：在表示动力或阻力的线段上，根据实际需要，把线段正向或反向延长。（通过力的作用点并沿力的方向所做的直线叫力的作用线，可以向两方延伸）（3）作垂线段：过支点作动力作用线或阻力作用线的垂线，支点和垂足的线段就是动力臂或阻力臂，并把它们用虚线表示，标出垂直符号。（4）标长和短：用大括号把动力臂或阻力臂括上，在大括号的旁边标上动力臂的符号L1或阻力臂的符号L2。画力臂的口诀：一找点，二画线，三作垂线段，四标长和短。例题2  （2021宁夏）采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖直墙壁上的A点，B为人体重心所在位置。锻炼时，躯体伸直，手臂弯曲和伸直动作交替进行。（人体可视为杠杆，O点为支点）。画出墙壁对手掌的支持力F的力臂L。【答案】见解析。【解析】支点为O，墙壁对手掌的支持力F垂直墙壁水平向右，过O点向力的作用线作垂线，用大括号标出力臂L，如下图所示：。【点拨】力臂是支点到垂足之间的距离，不要标错。对点练：（2021四川广安）如图所示是人走路的情形，可将人的脚视为一根杠杆。请在图中画出动力F的力臂L；。三、画使用杠杆时所需的“最小力”作用在杠杆上力的大小，可以根据杠杆平衡条件进行判断：由F1L1＝F2L2得，动力，动力臂L1越长，动力F1越小。例题3  （2021江苏常州）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂L1的示意图。【答案】见解析。【解析】先确定最长的力臂，即连接OA，则最长的动力臂为L1，然后过动力作用点A，做垂直于L1的作用力F1，如图所示：。 【点拨】画最小力时，需力臂最长，通常连接支点与动力作用点(或离支点最远的点)时，力臂最长，力是示意图与力臂垂直并与另一个力的作用效果相反，注意是作用效果相反，而不是方向相反。对点练：（2021辽宁）如图，O是轻质杠杆的支点，杠杆在图中所示位置静止，请画出阻力F2和所要施加的最小动力F1的示意图。1、（2021西藏林芝八年级期末）如图所示，轻质杠杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则（　　）A．动力臂增大 B．动力臂减小 C．动力臂不变 D．条件不足，无法判断2、（2021湖南娄底）如图所示，OA是均匀的轻质杆，在拉力F的作用下，杆处于水平状态，画出拉力F的力臂。3、（2021广西柳州）请画出图中力F的力臂L。4、（2021江苏淮安）请在下图中画出拉力F的力臂Ll（O为支点）。5、（2021江苏）如图，轻质杠杆平衡，请作出动力F1的力臂L1和杠杆所受阻力F2的示意图；6、（2021辽宁）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆抬起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出：（1）花盆所受重力的示意图（O'为其重心）；（2）杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。7、（2021四川眉山）如图所示，利用杠杆AOB撬动重物M，O为杠杆支点，L1为杠杆的动力臂，现杠杆处于水平位置平衡。（1）作出杠杆动力的示意图；（2）作出重物M对杠杆压力的示意图。8、（2021江苏）图中利用羊角锤撬钉子，在锤柄上画出所施加的最小动力F和其力臂L。 9、（2021内蒙古通辽）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出动力F1、阻力和动力臂L1。10、（2021四川自贡）小邱同学在践行我市中小学生“研学旅行”活动中，赴大邑县“建川博物馆”进行了一次远行研学。他所用的拉杆旅行箱示意图如下所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱静止。画出拉力F的力臂L。