第33页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

C

费力

短

变小

1250

左

$F_1L_1=F_2L_2$

 便于改变动力臂、阻力臂和力的方向

A

【分析】
这道题核心是杠杆平衡条件的实际应用，解题思路如下：
1. 先确定健身杆的支点为O点，明确阻力是配重片的重力，动力是手对把手的推力。
2. 对比动力臂和阻力臂的大小，先判断杠杆的类型。
3. 结合杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，逐个分析选项：通过动力臂、阻力臂、阻力的变化规律推导动力的大小变化，同时结合力臂的定义判断推力方向改变时力臂的变化情况。
【解析】
我们逐个对选项进行推导判断：
选项A：支点为O，配重片的重力为阻力，手的推力为动力，由图可知动力臂（支点O到推力作用线的垂直距离）大于阻力臂（支点O到配重重力作用线的垂直距离），动力小于阻力，因此该健身杆是省力杠杆，A错误。
选项B：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当动力臂$L_1$、阻力臂$L_2$固定时，配重越重，阻力$F_2$越大，则动力$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$也越大，需要的用力更大，B错误。
选项C：配重相同时，阻力$F_2$和阻力臂$L_2$均不变，N处比M处距离支点O更近，因此推N处的动力臂比推M处的动力臂更小，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力更大，即推N处比推M处费力，C正确。
选项D：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，若改变M处推力的方向，推力的作用线方向改变，支点O到推力作用线的垂直距离也会改变，因此力臂会发生变化，D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件，力臂定义，杠杆分类
【点评】
本题结合健身器材的生活化场景考查杠杆相关知识点，易错点是混淆支点到作用点的距离和力臂的概念，解题时紧扣杠杆平衡条件分析各物理量的变化即可顺利推导，整体属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们先从杠杆的基本要素入手解题：首先找到支点O，对比动力臂和阻力臂的大小判断杠杆类型；再结合杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$分析省力的方法、动态提升过程中牵引力的变化，最后代入数值完成计算。
1. 判断杠杆类型：图中动力臂$L_1$小于阻力臂$L_2$，因此属于费力杠杆。要省力的话，在阻力、动力臂基本不变时，减小阻力臂就能减小动力，所以选更短的主干来缩小阻力臂。
2. 动态分析牵引力：支架全部露出水面后，阻力等于总重力保持不变，提升过程中阻力作用点向支点靠近，阻力臂变小，代入杠杆平衡公式就能推出牵引力的变化。
3. 数值计算：先算出总重力也就是阻力的大小，再代入杠杆平衡公式直接计算牵引力即可。
【解析】
(1) 由图乙可知支点为O，动力$F_1$的力臂为$L_1$，阻力$F_2$的力臂为$L_2$，$L_1＜L_2$，动力臂小于阻力臂，因此主干相当于费力杠杆。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，在阻力$F_2$、动力臂$L_1$不变时，减小阻力臂$L_2$可以减小动力$F_1$，因此想要收网更省力，主干要选择短一些。
(2) 支架全部露出水面后，阻力$F_2$等于支架和网的总重力，大小保持不变，随着支架被提升，阻力的作用点向支点O靠近，阻力臂$L_2$逐渐减小，动力臂$L_1$不变，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，牵引力$F_1$将变小。
(3) 支架全部露出水面后，阻力$F_2=G=mg=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入$L_1=1.2\ \mathrm{m}$，$L_2=5\ \mathrm{m}$，可得$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}=\frac{300\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}}{1.2\ \mathrm{m}}=1250\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) 费力；短 (2) 变小 (3) 1250
【知识点】
杠杆分类；杠杆平衡条件；重力计算
【点评】
本题结合传统捕鱼器具的真实情景命题，将杠杆相关知识点融入传统文化场景，既考察了基础的杠杆类型判断，也考察了杠杆平衡条件的动态分析和定量计算，引导学生用物理原理解释传统生产工具的设计逻辑，题型新颖且贴合生活。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们可以逐小问梳理解题思路：
1. 第一问：调节杠杆水平平衡时，杠杆哪端高就把平衡螺母往哪端调，现在右端下落说明左端上翘，直接对应调节方向即可。
2. 第二问：对多次实验的杠杆数据做乘积运算，很容易发现动力和动力臂的乘积始终等于阻力和阻力臂的乘积，就能总结出杠杆平衡条件。
3. 第三问：对比原实验只能用钩码竖直向下施力、挂钩位置固定的局限，新增可移动挂环和弹簧测力计后，既可以随意调整施力位置改变力臂，还能朝不同方向施力，就能总结出改进的优势。
4. 第四问：把车载起重机看作杠杆，阻力和阻力臂固定时，动力臂越长越省力，对比A、B两点到支点的距离，选动力臂更长的位置即可。
【解析】
(1) 调节杠杆平衡时杠杆右端下落，说明杠杆左侧上翘，按照平衡螺母“向翘起侧调节”的规则，应将平衡螺母向左调节，让杠杆最终在水平位置平衡。
(2) 对表格中多组实验数据分别计算动力×动力臂、阻力×阻力臂，可发现两组乘积始终相等，因此得到杠杆的平衡条件。
(3) 可移动挂环能自由调整施力点位置，方便改变动力臂、阻力臂的大小，搭配弹簧测力计还能朝不同方向施力，突破了钩码只能竖直向下拉的限制，实现改变力的方向的操作。
(4) 车载起重机拉起大树时属于杠杆，支点为起重机的转轴，阻力和阻力臂固定，根据杠杆平衡条件，动力臂越大越省力，A点距离支点更远、动力臂更长，因此作用在A处更省力。
【答案】
(1) 左 (2) $F_1L_1=F_2L_2$（或动力×动力臂=阻力×阻力臂） (3) 便于改变动力臂、阻力臂和力的方向 (4) A
【知识点】
杠杆平衡调节，杠杆平衡条件，杠杆省力判断
【点评】
本题是杠杆实验的常规基础考题，覆盖了实验操作细节、规律总结、实验改进优势、生活场景应用多个维度，整体贴合教材实验内容，重点考察学生对杠杆核心知识点的掌握和实验操作的熟悉度，仅第三问的表述容易出现遗漏要点的小失误。
【难度系数】
0.7

【分析】
首先明确解题思路：第一步先识别图甲的两个滑轮，分别对上方定滑轮、下方动滑轮做受力分析，理清各段绳子拉力和弹簧拉力、滑轮重力的关系；第二步从图乙的F-Δx图像得出弹簧拉力和伸长量的正比关系，算出比例系数；第三步逐个验证四个选项：
1. 对上方定滑轮受力分析：定滑轮受向上的绳a拉力，向下的两段细绳拉力（大小等于弹簧拉力）和自身重力，推导绳a拉力的表达式验证A选项。
2. 推导距离对应关系：弹簧伸长Δx时，连接弹簧的细绳总移动长度为Δx，动滑轮向下移动的距离是两侧细绳伸长量的一半，由此得到拉环移动距离和弹簧伸长量的对应关系，验证B、C选项。
3. 对下方动滑轮受力分析：动滑轮受向上的两段细绳拉力，向下的自身重力和拉环的拉力，结合弹簧最大拉力算出拉环的最大拉力，验证D选项。
【解析】
由图乙可知弹簧拉力F和伸长量Δx成正比，当F=400N时Δx=80cm，可得比例关系：$F = \frac{400\mathrm{N}}{80\mathrm{cm}} · \Delta x = 5\mathrm{N/cm} · \Delta x$。
逐个分析选项：
选项A：上方滑轮为定滑轮，自重$G_{定}=20\mathrm{N}$，受力平衡得$F_a=2F_{弹}+G_{定}$，弹簧拉力为60N时，$F_a=2×60\mathrm{N}+20\mathrm{N}=140\mathrm{N}≠120\mathrm{N}$，A错误。
选项B：拉环连接动滑轮，若拉环向下移动10cm，动滑轮下移10cm，动滑轮两侧细绳各放出10cm，细绳总移动长度为20cm，对应弹簧伸长量为20cm，并非10cm，B错误。
选项C：弹簧拉力为300N时，根据正比关系得弹簧伸长量$\Delta x=\frac{300\mathrm{N}}{5\mathrm{N/cm}}=60\mathrm{cm}$，对应细绳总移动长度为60cm，动滑轮下移距离为$\frac{60\mathrm{cm}}{2}=30\mathrm{cm}$，即拉环向下移动30cm，C正确。
选项D：弹簧最大拉力为400N，对下方动滑轮受力平衡得$2F_{绳max}=G_{动}+F_{拉max}$，代入数据得$F_{拉max}=2×400\mathrm{N}-20\mathrm{N}=780\mathrm{N}≠820\mathrm{N}$，D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮受力分析；胡克定律；动滑轮距离规律
【点评】
本题是滑轮与弹簧弹力结合的力学综合题，易错点一是容易忽略两个滑轮的自重，导致受力分析计算出错；二是容易混淆弹簧伸长量、细绳移动距离和拉环移动距离的对应关系，需要分别对两个滑轮独立做受力分析，结合图像正比关系推导物理量，对受力分析和几何关系推导能力有一定要求。
【难度系数】
0.3