3. 人体构造十分复杂，观察和体验人体中的杠杆模型，结合具体实例来分析哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆，并制作一份《人体中的杠杆》小报与同学交流。

解：
1. 省力杠杆实例：
踮脚动作的脚杠杆：支点位于前脚掌与地面的接触位置，人体总重力为阻力，小腿腓肠肌对脚的向上拉力为动力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
2. 费力杠杆实例：
(1) 屈肘托举物体的前臂杠杆：支点在肘关节处，手中握持物体的重力为阻力，肱二头肌对前臂的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，该结构可让肌肉收缩很小的距离时，手部获得很大的移动范围，提升动作灵活性。
(2) 头部活动杠杆：支点在头骨与颈椎的连接处，头部自身重力为阻力，颈部肌肉的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
(3) 下颌咬合杠杆：支点在颞下颌关节处，被咬合食物的阻力为阻力，咀嚼肌的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
《人体中的杠杆》小报可设置三个板块：杠杆分类判定依据板块、上述人体杠杆实例的示意图与分类标注板块、人体杠杆结构设计特点总结板块，完成后即可与同学交流。

【分析】
首先明确判断杠杆类型的核心依据：动力臂大于阻力臂为省力杠杆，动力臂小于阻力臂为费力杠杆。解题时需先确定人体各动作对应杠杆的支点（转动固定点）、动力（肌肉拉力）、阻力（自身重力或外力），再比较动力臂与阻力臂的大小，区分省力、费力杠杆；最后结合实例整理《人体中的杠杆》小报的板块内容。
【解析】
1. 省力杠杆实例：踮脚动作的脚杠杆，支点在前脚掌与地面接触处，人体总重力为阻力，小腿腓肠肌的向上拉力为动力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
2. 费力杠杆实例：
（1）屈肘托举物体的前臂杠杆，支点在肘关节处，手中物体重力为阻力，肱二头肌的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，可让肌肉小收缩距离带动手部大移动，提升灵活性；
（2）头部活动杠杆，支点在头骨与颈椎连接处，头部重力为阻力，颈部肌肉拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
（3）下颌咬合杠杆，支点在颞下颌关节处，食物阻力为阻力，咀嚼肌拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
《人体中的杠杆》小报可设置三个板块：杠杆分类判定依据板块、人体杠杆实例的示意图与分类标注板块、人体杠杆结构设计特点总结板块，完成后可与同学交流。
【答案】
解：1. 省力杠杆实例：踮脚动作的脚杠杆：支点位于前脚掌与地面的接触位置，人体总重力为阻力，小腿腓肠肌对脚的向上拉力为动力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。2. 费力杠杆实例：(1) 屈肘托举物体的前臂杠杆：支点在肘关节处，手中握持物体的重力为阻力，肱二头肌对前臂的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，该结构可让肌肉收缩很小的距离时，手部获得很大的移动范围，提升动作灵活性。(2) 头部活动杠杆：支点在头骨与颈椎的连接处，头部自身重力为阻力，颈部肌肉的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。(3) 下颌咬合杠杆：支点在颞下颌关节处，被咬合食物的阻力为阻力，咀嚼肌的拉力为动力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。《人体中的杠杆》小报可设置三个板块：杠杆分类判定依据板块、上述人体杠杆实例的示意图与分类标注板块、人体杠杆结构设计特点总结板块，完成后即可与同学交流。
【知识点】
杠杆的分类、人体中的杠杆应用
【点评】
本题结合人体构造与杠杆原理，要求学生运用杠杆分类知识分析实际问题，通过制作小报的形式将物理知识与生活实践结合，培养学生的观察、归纳与交流能力，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.3

4. 如图所示是我国古代科技巨著《天工开物》中的一个劳动场景，用独轮车运输货物时需左右对称，否则不稳定，极易倾倒。下列说法中正确的是（）。

A.车上物体的重力为动力
B.使用独轮车可以省功
C.推车人的手越靠近车轮越费力
D.运送重力不同的物体时，独轮车的机械效率不变

4. C

【分析】
要解决这道题，需结合杠杆原理、功的原理、机械效率的知识逐一分析选项：
1. 明确独轮车属于杠杆，支点在车轮轴处，动力是人施加的力，阻力是货物的重力；
2. 根据功的原理，使用任何机械都不省功；
3. 利用杠杆平衡条件分析动力大小与动力臂的关系；
4. 根据机械效率的定义，分析不同重力物体下机械效率的变化。
【解析】
选项A：独轮车的支点是车轮轴，车上物体的重力是阻碍杠杆转动的阻力，而非动力，动力是推车人施加的力，故A错误；
选项B：根据功的原理，使用任何机械都不能省功，独轮车是省力杠杆，省力但费距离，不省功，故B错误；
选项C：独轮车为杠杆，支点在车轮轴处。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当阻力（货物重力）和阻力臂不变时，推车人的手越靠近车轮，动力臂越小，所需的动力$F_1$越大，因此越费力，故C正确；
选项D：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，运送重力不同的物体时，有用功（克服物体重力做的功）不同，额外功（克服车自重、摩擦做的功）近似不变，总功随之改变，因此机械效率会变化，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、功的原理、机械效率
【点评】
本题结合古代劳动场景考查物理基础知识点，需准确掌握杠杆、功、机械效率的相关概念，逐一分析选项即可得出答案，属于常规题型。
【难度系数】
0.6

5. 机械手臂是机器人技术领域中的自动化机械装置，能够接收指令完成抓取、伸缩、旋转和升降等动作。某兴趣小组制作了如图(a)所示的机械手臂模型，并安装在一辆小车上，其结构简图如图(b)所示。

（1）如图(c)所示为手爪的示意图，拉动上方的细线，弯曲件AOBC可绕O点转动，弯曲件AOBC此时为杠杆。
（2）电控组件的质量为500 g，忽略小车、底座、产柱、横臂和手爪的重力，相关参数如图(d)所示(单位：cm)，当机械手臂产柱竖直，横臂水平没有抓取物块时，为防止小车轮子脱离地面，所加配重至少为N；当此机械臂抓取正前方一个质量为200 g的金属块，0.5 s内将其举高20 cm，该机械臂对金属块做功J，功率为W。
（3）在不增加器材的情况下，要想横臂最终保持水平位置时小车轮子不脱离地面，同时增加抓举物体的最大重力，可行的方法是：。

5. (1) 费力 (2) 1.25 0.4 0.8 (3) 将竖直的产柱向左侧移动

【分析】
本题结合机械手臂模型考查杠杆、功和功率的相关知识。（1）判断杠杆类型需比较动力臂和阻力臂的大小；（2）计算配重时利用杠杆平衡条件，计算做功和功率时对应公式为W=Gh、P=W/t；（3）根据杠杆平衡条件分析增大最大抓举重力的方法。
【解析】
（1）对于图(c)的杠杆，支点为O，动力作用在A点，阻力作用在C点，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆为费力杠杆。
（2）①电控组件的重力：$G_{电}=m_{电}g=0.5kg×10N/kg=5N$，根据杠杆平衡条件，以小车右边轮子为支点，$G_{电}×L_{电}=G_{配}×L_{配}$，代入尺寸得$5N×5cm=G_{配}×20cm$，解得$G_{配}=1.25N$；
②金属块的重力：$G_{物}=m_{物}g=0.2kg×10N/kg=2N$，机械臂对金属块做功：$W=G_{物}h=2N×0.2m=0.4J$；
③功率：$P=\frac{W}{t}=\frac{0.4J}{0.5s}=0.8W$；
（3）根据杠杆平衡条件，要增大抓举物体的最大重力，可将竖直的产柱向左侧移动，调整力臂，使能承受的阻力更大。
【答案】
（1）费力；（2）1.25；0.4；0.8；（3）将竖直的产柱向左侧移动
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、功和功率的计算
【点评】
本题以机械手臂模型为载体，综合考查杠杆知识、功和功率的计算，需要学生正确分析力臂、运用公式，结合杠杆平衡条件解决实际问题，难度适中。
【难度系数】
0.5