例3 图甲是一款瓶起子。开瓶盖时，瓶身相当于一个绕$O$点转动的杠杆。图乙是其简化示意图。请在图乙中画出作用在$A$点的最小动力$F_{1}$及其力臂$l_{1}$。

【分析】
要画出作用在A点的最小动力，需结合杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$分析：在阻力和阻力臂固定时，动力臂越长，动力越小。因此首先要找到支点O到动力作用点A的最长力臂，即线段OA（支点到作用点的连线是最长的力臂）；然后动力的方向需垂直于该力臂，同时要使杠杆绕O点逆时针转动（实现开瓶盖的效果），所以动力方向垂直OA向上。
【解析】
1. 连接支点O与A点，线段OA即为最长的动力臂$l_1$；
2. 过A点作垂直于OA向上的力$F_1$，该力即为作用在A点的最小动力（画图时需标注$F_1$和$l_1$，与参考答案一致）。
【答案】
如参考答案所示，连接OA作为力臂$l_1$，过A点作垂直于OA向上的最小动力$F_1$。
【知识点】
杠杆平衡条件，力臂画法，最小动力确定
【点评】
本题重点考查杠杆最小动力的绘制方法，核心是理解“最长力臂对应最小动力”的原理，明确支点到动力作用点的连线为最长力臂是解题关键，同时需注意动力方向要符合杠杆的转动需求。
【难度系数】
0.6

生活中的杠杆
省力杠杆—动力臂①阻力臂，省力但费距离→撬棒

等臂杠杆—动力臂②阻力臂，既不省力又不省距离→天平
费力杠杆—动力臂③阻力臂，费力但省距离→划船用的船桨

大于(＞)
等于(=)
小于(＜)

【分析】
要解决这道题，首先回忆杠杆的分类依据：杠杆是根据动力臂和阻力臂的大小关系分为三类。我们可以结合每类杠杆的特点来思考：
1. 对于省力杠杆，它的特点是省力，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂，要让动力F₁小于阻力F₂，就需要动力臂L₁大于阻力臂L₂，同时省力的杠杆会费距离，比如撬棒就是这类；
2. 等臂杠杆的特点是既不省力也不省距离，说明动力和阻力大小相等，对应的动力臂和阻力臂也相等，比如天平；
3. 费力杠杆的特点是费力，根据杠杆平衡条件，此时动力大于阻力，所以动力臂要小于阻力臂，这类杠杆可以省距离，比如船桨。
通过这样结合杠杆特点和平衡条件的思路，就能确定每个空的答案。
【解析】
根据杠杆的分类和杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂分析：
1. 省力杠杆：为了实现省力的效果，需要动力臂①大于阻力臂，此时动力小于阻力，省力但费距离，撬棒是典型的省力杠杆；
2. 等臂杠杆：动力臂②等于阻力臂，此时动力等于阻力，既不省力也不省距离，天平是等臂杠杆的代表；
3. 费力杠杆：动力臂③小于阻力臂，此时动力大于阻力，费力但可以省距离，划船用的船桨属于费力杠杆。
【答案】
①大于(＞)；②等于(=)；③小于(＜)
【知识点】
杠杆的分类，杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆的基础分类知识，需要结合生活实例牢记三类杠杆的动力臂与阻力臂的大小关系，理解不同杠杆的特点，便于区分和记忆。
【难度系数】
0.9

1. 下列工具被使用时，属于费力杠杆的是()

A. 开瓶器
B. 核桃夹
C. 镊子
D. 羊角锤

C

【分析】
要解决此题，需先明确杠杆的分类依据：根据动力臂与阻力臂的大小关系，杠杆可分为省力杠杆（动力臂＞阻力臂）、费力杠杆（动力臂＜阻力臂）、等臂杠杆（动力臂＝阻力臂）。接下来逐一分析各选项工具使用时动力臂和阻力臂的大小关系，即可判断其所属杠杆类型。
【解析】
对各选项逐一分析：
A. 开瓶器：使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
B. 核桃夹：使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
C. 镊子：使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
D. 羊角锤：使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
因此属于费力杠杆的是C选项。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的分类；费力杠杆判断
【点评】
本题考查杠杆的分类，解题核心是准确判断常见工具使用时动力臂与阻力臂的大小关系，题目属于基础题型，侧重对杠杆基本概念的考查。
【难度系数】
0.8

2. 如图所示，如果把铁锹看作费力杠杆，那么在$A$、$B$、$C$三点中，支点是点，动力作用点是点。

C
B

【分析】
要解决此题，需先明确杠杆的核心要素：支点是杠杆绕其转动的固定点，动力作用点是施加使杠杆转动的力的位置。结合使用铁锹的实际场景分析：将铁锹看作费力杠杆时，铁锹绕着C点转动，因此C为支点；手在B点施加力使铁锹转动，这个力是动力，所以B是动力作用点，A点受到泥土的阻力，是阻力作用点，此时动力臂小于阻力臂，符合费力杠杆的特点。
【解析】
根据杠杆的要素定义分析：
1. 支点是杠杆绕着转动的固定点，使用铁锹时，铁锹绕C点转动，故支点为C点；
2. 动力是使杠杆转动的力，手在B点施加的力使铁锹转动，因此动力作用点是B点。
【答案】
C；B
【知识点】
杠杆的基本要素
【点评】
本题结合生活中的工具考查杠杆要素的判断，解题关键是结合实际使用场景，准确理解支点、动力作用点的定义，注重对生活中物理现象的观察与物理知识的结合。
【难度系数】
0.8

3. 图甲是生活中常用的夹子，若手指对夹子施加压力$F_{1}$使夹子缓慢张开，夹子上的钢丝对夹子的弹力为$F_{2}$，则$F_{1}$(选填“$＞$”“$=$”或“$＜$”)$F_{2}$，此时夹子是(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆；如图乙所示，用夹子夹住木块，夹子上$A$点受到的木块的作用力$F_{3}$的方向(选填“向下”或“向上”)。

＜
省力
向上

【分析】
要解决此题，可分三步分析：
1. 判断$F_1$与$F_2$的大小及杠杆类型：先确定夹子的支点为转轴处，手指施加的$F_1$是动力，钢丝的弹力$F_2$是阻力。观察可知，动力臂（支点到$F_1$作用线的距离）大于阻力臂（支点到$F_2$作用线的距离）。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，即$F_1＜F_2$；此时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
2. 判断$F_3$的方向：用夹子夹住木块时，夹子对木块有向下的作用力，根据力的作用是相互的，木块对夹子A点的反作用力方向与夹子对木块的力方向相反，故$F_3$方向向上。
【解析】
1. 杠杆相关分析：
以夹子的转轴为支点，$F_1$为动力，$F_2$为阻力。由图可知，动力臂$L_1$大于阻力臂$L_2$，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，可得$F_1＜F_2$；由于动力臂大于阻力臂，因此此时夹子是省力杠杆。
2. 力的相互性分析：
当夹子夹住木块时，夹子上A点对木块施加向下的作用力，根据物体间力的作用是相互的，木块对夹子A点的作用力$F_3$方向向上。
【答案】
＜；省力；向上
【知识点】
杠杆平衡条件；杠杆的分类；力的相互性
【点评】
本题结合生活中常见的夹子，将杠杆知识与力的相互性结合考查，需要准确识别杠杆的五要素，理解杠杆平衡条件的应用，同时掌握力的相互作用特点，体现了物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6

4. 如图所示，轻质杠杆$AB$绕$O$点转动，某同学在杠杆的左端挂一个重力为$G$的重物，在$A$端施加一个竖直向下的力$F$，使杠杆在图示的位置静止。下列说法正确的是()

A. 此时杠杆不平衡
B. 此时该杠杆是费力杠杆
C. 要使$A$端的力最小，$F$的方向应垂直于$OA$向下
D. 此时$G× l_{OC}≠ F× l_{OD}$

C

【分析】
首先，杠杆静止时处于平衡状态，以此判断选项A；接着通过比较动力臂与阻力臂的长度，判断杠杆类型（选项B）；再根据杠杆平衡条件，分析“动力臂最长时动力最小”的原理，判断选项C；最后依据杠杆平衡条件验证选项D。
1. 选项A：杠杆静止，说明处于平衡状态，故A错误。
2. 选项B：阻力臂为$l_{OC}$，动力臂为$l_{OD}$，由图可知$l_{OD}＞l_{OC}$，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B错误。
3. 选项C：根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。当$F$垂直于$OA$向下时，动力臂等于$OA$（最长动力臂），此时$A$端的力最小，故C正确。
4. 选项D：杠杆平衡时，满足$G× l_{OC}= F× l_{OD}$，故D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：杠杆在图示位置保持静止，说明杠杆处于平衡状态，因此A选项错误。
选项B：由图可知，阻力臂为$l_{OC}$，动力臂为$l_{OD}$，且$l_{OD} ＞ l_{OC}$（动力臂大于阻力臂），根据杠杆分类，该杠杆为省力杠杆，因此B选项错误。
选项C：根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，在阻力$G$和阻力臂$l_{OC}$固定时，动力臂越长，动力$F$越小。当$F$的方向垂直于$OA$向下时，动力臂等于$OA$的长度（此时动力臂最长），因此此时$A$端的力最小，C选项正确。
选项D：杠杆平衡时，满足“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，即$G× l_{OC}= F× l_{OD}$，因此D选项错误。
综上，正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的平衡条件、杠杆的分类、最小力问题
【点评】
本题考查杠杆的平衡条件、杠杆分类及最小力的判断，解题关键是明确杠杆平衡的状态，准确判断力臂的长度，理解“在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小”的原理。
【难度系数】
0.6