[变式1]人体的某些部分也可以看作杠杆，例如托起物体的前臂，如图所示。下列图中正确表示手的前臂所受动力和阻力的是图（）



A.杠杆，左端为支点，$A$点处有向上的力$F_1$，$B$点处有向上的力$F_2$
B.杠杆，左端为支点，$A$点处有向上的力$F_1$，$B$点处有向下的力$F_2$
C.杠杆，左端为支点，$A$点处有向下的力$F_1$，$B$点处有向上的力$F_2$
D.杠杆，左端为支点，$A$点处有向下的力$F_1$，$B$点处有向下的力$F_2$

B

【分析】首先明确前臂作为杠杆的支点是左端的肘关节；动力是使杠杆转动的力，托起物体时，肱二头肌收缩，在靠近肘关节的A点施加向上的力，即动力F₁方向向上；阻力是阻碍杠杆转动的力，手托的物体重力作用在B点，方向向下，即阻力F₂方向向下。据此判断各选项中力的方向是否正确。
【解析】对各选项分析如下：
A选项：B点阻力方向向上，不符合物体重力向下阻碍转动的实际，错误；
B选项：A点动力F₁向上（使杠杆绕支点向上转动），B点阻力F₂向下（阻碍转动），符合实际，正确；
C选项：A点动力F₁向下，不符合肱二头肌收缩提供向上动力的情况，错误；
D选项：A点动力向下、B点阻力向下，均不符合实际，错误。
【答案】B
【知识点】杠杆的五要素；人体杠杆的应用
【点评】本题结合人体前臂的生理结构，考查杠杆中动力与阻力的方向判断，核心是理解动力使杠杆转动、阻力阻碍杠杆转动的特点，属于杠杆知识的基础应用，难度适中。
【难度系数】0.5

[典例2]小华在做“探究杠杆平衡条件”的实验,装置如图所示,杠杆上相邻刻度线间的距离相等

(甲) (乙)
(1)杠杆在如图(甲)所示的位置静止时（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。
(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）端调节。
(3)如图(乙)所示,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5 N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为N。当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将（选填“变大”“变小”或“不变”）。

(1) 是
(2) 右
(3) 1.5 变大

【分析】
本题围绕“探究杠杆平衡条件”实验展开，需结合杠杆平衡状态的定义、平衡螺母调节规则、杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）来分析：
1. 杠杆平衡状态的判断：只要杠杆静止或匀速转动，就处于平衡状态；
2. 平衡螺母调节：杠杆哪端高，平衡螺母向哪端调，目的是让杠杆水平平衡，便于测量力臂；
3. 杠杆平衡条件应用：计算时确定力和对应的力臂，斜拉时力臂会变小，结合平衡条件判断力的变化。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态，图甲中杠杆静止，因此是处于平衡状态。
(2) 图甲中杠杆左端低、右端高，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向高的一端（右端）调节，这样可让杠杆水平平衡，方便后续测量力臂。
(3) 设每个小格长度为$L$，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$：
A点拉力$F_A=2×0.5N=1N$，力臂$L_A=3L$；B点力臂$L_B=2L$，代入得：$1N×3L=F_B×2L$，解得$F_B=1.5N$。
当弹簧测力计斜拉时，拉力的力臂（支点到力作用线的垂直距离）会变小，而阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力臂变小则动力变大，因此弹簧测力计示数变大。
【答案】
(1) 是；(2) 右；(3) 1.5；变大
【知识点】
杠杆平衡状态、杠杆的调节、杠杆平衡条件
【点评】
本题是探究杠杆平衡条件的基础实验题，考查杠杆平衡的核心知识点，难度较低，侧重对基础概念和公式应用的掌握，适合学生巩固实验基础。
【难度系数】
0.6

[变式2]利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。

（1）杠杆平衡后，在整个实验过程中，（选填“可以”或“不可以”）再旋动两侧的螺母。
（2）杠杆平衡后，如图（甲）所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡。
（3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂$ l_1 $和动力$ F_1 $的数据，绘制了$ l_1 - F_1 $的关系图像，如图（乙）所示。请根据图像推算，当$ l_1 $为0.6 m时，$ F_1 $为N。

(1) 不可以
(2) 4
(3) 0.5

【分析】
本题围绕杠杆平衡条件展开，解题思路如下：（1）明确平衡螺母的作用：仅在实验前调节杠杆平衡，实验过程中不可再调节，避免破坏杠杆平衡；（2）利用杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，确定B、D点的力和力臂，代入公式计算D点的钩码数量；（3）根据杠杆平衡规律，阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂的乘积为定值，结合图像的乘积特性推算$ l_1=0.6\ \mathrm{m} $时的动力$ F_1 $。
【解析】
（1）平衡螺母仅用于实验前调节杠杆在水平位置平衡，实验过程中若旋动，会改变杠杆的受力状态，影响实验结果，因此实验过程中不可以旋动两侧的螺母。
（2）设每个钩码重力为$ G $，杠杆每小格长度为$ L $。根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，B点的力为$ 3G $，力臂为$ 4L $；D点的力臂为$ 3L $，设D点挂$ n $个钩码，则：
$ 3G × 4L = nG × 3L $
约去$ G $和$ L $，解得$ n=4 $。
（3）由杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂的乘积为定值。从图像可知，当$ F_1=1\ \mathrm{N} $时，对应的动力臂$ l_1=0.3\ \mathrm{m} $，因此定值为$ F_1l_1=1\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=0.3\ \mathrm{N·m} $。当$ l_1=0.6\ \mathrm{m} $时，$ F_1=\frac{0.3\ \mathrm{N·m}}{0.6\ \mathrm{m}}=0.5\ \mathrm{N} $。
【答案】
(1) 不可以；(2) 4；(3) 0.5
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，涵盖平衡螺母的使用、杠杆平衡的计算以及图像分析，是力学基础题型，需熟练掌握杠杆平衡条件的应用逻辑。
【难度系数】
0.5

1. 下列关于杠杆的说法正确的是 （）

A.杠杆不一定是硬棒
B.力臂一定在杠杆上
C.杠杆可以是直的，也可以是弯曲的
D.力臂不一定和力的作用线垂直

1. C

【分析】
这道题考查杠杆的基本概念，解题时需牢记杠杆和力臂的定义，逐一分析每个选项：首先明确杠杆的核心属性，再结合力臂的定义判断各选项的正误，最终选出正确答案。
【解析】
根据杠杆和力臂的定义逐一判断选项：
1. 杠杆的定义：杠杆是在力的作用下可绕固定点转动的硬棒，因此杠杆必须是硬棒，A选项“杠杆不一定是硬棒”的说法错误；
2. 力臂的定义：力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，由此可知，力臂一定与力的作用线垂直，且力臂不一定在杠杆上，故B选项“力臂一定在杠杆上”、D选项“力臂不一定和力的作用线垂直”的说法均错误；
3. 杠杆的形状：杠杆可以是直的，也可以是弯曲的，只要满足“硬棒且能绕固定点转动”的条件即可，因此C选项说法正确。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的概念；力臂的概念
【点评】
本题为初中物理力学的基础概念题，主要考查对杠杆和力臂定义的准确理解，属于易得分题目，需注意区分易混淆的概念点，避免因概念记忆模糊出错。
【难度系数】
0.8

2. 下列力臂的画法正确的是（）

2. C

【分析】要判断力臂画法是否正确，需依据力臂的定义：力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。解题时，先确定各图的支点O，再找到力F₁的作用线，最后检查所画线段是否为支点向力的作用线作的垂线段，据此逐一分析选项。
【解析】
1. 选项A：支点为O，力F₁竖直向上，力臂应是支点O到F₁作用线的水平垂线段，图中所画竖直虚线不是垂线段，画法错误。
2. 选项B：支点为O，力F₁斜向下，力臂应是支点O到F₁作用线的垂线段，图中所画沿杠杆的线段不是垂线段，画法错误。
3. 选项C：支点为O，力F₁竖直向下，力臂是支点O到F₁作用线的水平垂线段，图中所画线段符合力臂定义，画法正确。
4. 选项D：支点为O，力F₁水平向左，力臂应是支点O到F₁作用线的竖直垂线段，图中所画水平线段不是垂线段，画法错误。
【答案】C
【知识点】力臂的定义
【点评】本题考查力臂的画法，核心是掌握力臂是“支点到力的作用线的垂直距离”，易错点是将支点到力的作用点的距离或杠杆长度误作为力臂，需仔细区分。
【难度系数】0.5