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活动一 有趣的杠杆应用
杠杆有五个重要的要素:支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂。如果杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态,那么,我们就说杠杆处于平衡状态。
请搜集生活中利用杠杆原理的实例,并画出杠杆原理示意图。
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
| --- | --- | --- |
| 跷跷板 | 跷跷板中的坐板可视为一个杠杆,坐板支架作为支点,又叫平衡点。为了使跷跷板两端保持平衡,需在跷跷板两端施加大小相等的力。
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杠杆有五个重要的要素:支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂。如果杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态,那么,我们就说杠杆处于平衡状态。
请搜集生活中利用杠杆原理的实例,并画出杠杆原理示意图。
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
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| 跷跷板 | 跷跷板中的坐板可视为一个杠杆,坐板支架作为支点,又叫平衡点。为了使跷跷板两端保持平衡,需在跷跷板两端施加大小相等的力。
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答案
解：
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
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| 开瓶器（瓶盖起子） | 开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。 | 绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
| 钓鱼竿 | 钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。 | 绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
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| 开瓶器（瓶盖起子） | 开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。 | 绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
| 钓鱼竿 | 钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。 | 绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
解析
【分析】要解决该问题，需先明确杠杆的五要素（支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂）及杠杆平衡条件（$F_1l_1=F_2l_2$），再从日常生活中选取典型的杠杆应用实例，分析每个实例的支点、动力、阻力，判断杠杆类型（省力/费力），同时掌握杠杆原理示意图的绘制方法（确定支点、力的方向、力臂的画法），最终完成表格内容。
【解析】选取生活中两个典型的杠杆实例进行分析：
1. 开瓶器（瓶盖起子）：原理分析：开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。示意图绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
2. 钓鱼竿：原理分析：钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。示意图绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
【答案】
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
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| 开瓶器（瓶盖起子） | 开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。 | 绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
| 钓鱼竿 | 钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。 | 绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
【知识点】杠杆原理；杠杆五要素；杠杆平衡条件
【点评】本题结合生活实例考查杠杆的应用，要求学生从实际场景抽象出杠杆模型，明确杠杆核心要素，区分省力与费力杠杆，体现了物理与生活的紧密联系，有助于培养学生的观察能力和知识应用能力。
【难度系数】0.5
【解析】选取生活中两个典型的杠杆实例进行分析：
1. 开瓶器（瓶盖起子）：原理分析：开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。示意图绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
2. 钓鱼竿：原理分析：钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。示意图绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
【答案】
| 生活实例 | 杠杆的原理分析 | 杠杆原理示意图 |
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| 开瓶器（瓶盖起子） | 开瓶器可视为杠杆，开瓶器与瓶盖顶部的接触点为支点$O$，手对开瓶器末端施加的向上的力为动力$F_1$，瓶盖边缘对开瓶器卡口向下的作用力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$大于阻力臂$l_2$，属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，只需施加较小的动力即可撬开瓶盖。 | 绘制要点：在开瓶器与瓶盖顶端接触处标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在开瓶器末端，阻力$F_2$竖直向下作用在开瓶器卡接瓶盖边缘的位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
| 钓鱼竿 | 钓鱼竿可视为杠杆，人手靠前的握点为支点$O$，靠后的手对鱼竿施加的向上的力为动力$F_1$，鱼对鱼竿末端的向下拉力为阻力$F_2$，动力臂$l_1$小于阻力臂$l_2$，属于费力杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，虽然动力大于阻力，但手移动很小的距离就可以将鱼快速提起。 | 绘制要点：在鱼竿靠前的人手握点标注支点$O$，动力$F_1$竖直向上作用在靠后的人手握点，阻力$F_2$竖直向下作用在鱼竿最末端的鱼线连接位置，从支点$O$分别向两个力的作用线作垂线段，分别标注为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。 |
【知识点】杠杆原理；杠杆五要素；杠杆平衡条件
【点评】本题结合生活实例考查杠杆的应用，要求学生从实际场景抽象出杠杆模型，明确杠杆核心要素，区分省力与费力杠杆，体现了物理与生活的紧密联系，有助于培养学生的观察能力和知识应用能力。
【难度系数】0.5
