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1、1 2019 2020 学年第二学期学年第二学期沪粤版沪粤版八年级 下 物理八年级 下 物理专题专题五五 探究杠杆的平 探究杠杆的平 衡条件衡条件 学习目标 学习目标 1 知道什么是杠杆及杠杆五要素 2 会画杠杆的力臂 3 理解杠杆的平衡条件及应用 会判断省力杠杆和费力杠杆 要点梳理 要点梳理 要点一 杠杆要点一 杠杆 物理学中 把能绕某一固定点转动的硬棒 直棒或曲棒 叫做杠杆 如撬棒 羊角锤等 要点诠释 要点诠释 1 杠杆的五要素 支点 杠杆绕着转动的点 O 动力 使杠杆转动的力 F1 阻力 阻碍杠杆转动的力 F2 动力臂 从支点 O 到动力 F1作用线的距离 L1 阻力臂 从支点到 O 阻
2、力 F2作用线的距离 L2 2 杠杆的力臂 力臂的画法 1 明确支点 用 O 表示 2 通过力的作用点沿力的方向画一条直线 3 过支点 O 作该力的作用线的垂线 4 用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段 写上相应的字母 L1 或 L2 2 要点二 杠杆平衡条件要点二 杠杆平衡条件 杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态 叫做杠杆平衡 要点诠释 要点诠释 1 杠杆的平衡条件是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 或写为 F1L1 F2L2 注意注意 这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理 杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定 的 而是由它们的乘积来决定的 要点三 杠杆的作用要点三 杠杆的作用 1
3、省力杠杆 L1 L2 F1 F2 这类杠杆的特点是动力臂 L1大于阻力臂 L2 平衡时动力 F1小于阻力 F2 即用较小的动力 就可以克服较大的阻力 但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大 即要费距离 如撬起重物的撬棒 开启瓶盖的起子 铡草用的铡刀等 都属于这一类杠杆 2 费力杠杆 L1 L2 F1 F2 这类杠杆的特点是动力臂 L1小于阻力臂 L2 平衡时动力 F1大于阻力 F2 即要用较大的动 力才能克服阻力完成工作 但它的优点是杠杆工作时 动力移动较小的距离就能使阻力移动较 大的距离 使工作方便 也就是省了距离 如缝纫机踏板 挖土的铁锨 大扫帚 夹煤块的火 钳 这些杠杆都是费力
4、杠杆 3 等臂杠杆 L1 L2 F1 F2 这类杠杆的动力臂 L1等于阻力臂 L2 平衡时动力 F1等于阻力 F2 工作时既不省力也不费 力 如天平 定滑轮就是等臂杠杆 要点诠释 要点诠释 杠杆种类构造特点应用举例 3 优点缺点 省力杠杆L1 L2省力费距离钳子 起子 费力杠杆L1 L2省距离费力钓鱼杆 理发剪刀 等臂杠杆L1 L2改变力的方向天平 翘翘板 注意 注意 没有既省力 又省距离的杠杆 典型例题 典型例题 类型一 杠杆的概念及力臂类型一 杠杆的概念及力臂 1 关于杠杆 下列说法中正确的是 A 杠杆一定都是直棒 B 杠杆一定都省力 C 杠杆的支点一定在动力和阻力之间 D 既省力又省距离
5、的杠杆一定不存在 答案 D 解析 杠杆可以是直棒 也可以是弯曲的 所以选项 A 的说法不正确 从力的大小来分类 有省力杠杆 费力杠杆和等臂杠杆 所以选项 B 的说法不正确 作用在杠杆上的两个力可以在 支点的同侧 也可以在异侧 所以选项 C 的说法不正确 省力杠杆一定费距离 费力杠杆一定 省距离 等臂杠杆既不省力也不省距离 所以既省力又省距离的杠杆一定不存在 因此选项 D 的说法正确 故选 D 总结升华 本题是一道综合性较强的题目 在解题时要结合杠杆的五要素认真分析每一个选 项 举一反三 举一反三 变式 关于力臂 下列说法不准确的是 A 力臂一定在杠杆上B 支点到动力的作用线的距离叫动力臂 C
6、支点到阻力的作用线的距离叫阻力臂D 力的作用线通过支点 这个力的力臂为零 答案 A 2 如图所示 轻质杠杆的支点在 O 点 在杠杆 A 点用力 F1竖直向上拉 请画出拉力 F1 的力臂和作用在杠杆上阻力 F2的示意图 4 思路点拨 掌握力臂的画法 会利用杠杆平衡条件解决实际问题 答案 如图所示 解析 杠杆 A 点用力 F1竖直向上拉 那么 F1就是动力 物体的重力 G 就是阻力 F2 总结升华 画力臂的步骤 首先在杠杆的示意图上 确定支点 O 再从支点 O 向力的作 用线作垂线 画出垂足 则支点到垂足的距离就是力臂 力臂用虚线表示 支点到垂足用大括 号勾出 并用字母 L1表示是动力臂 注意力臂
7、是从支点到力的作用线的垂直距离 不要错误 地理解为从支点到力的作用点的距离 举一反三 举一反三 变式 如图是一个杠杆式简易起吊机 它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向 杠 杆 OBA 可绕 O 点转动 在图上画出动力臂 L1和阻力臂 L2 答案 5 类型二 杠杆的平衡条件类型二 杠杆的平衡条件 3 小明在做 研究杠杆平衡条件 实验时进行了如下实验步骤 把杠杆的中点支在支架上 把钩码挂在杠杆的两边 改变钩码的位置使杠杆平衡 记下两边钩码的重量 并用尺量出它们的 力臂 分别填入实验数据的表格内 改变力和力臂的数值 做三次实验 求出各次实验的动力乘 以动力臂和阻力乘以阻力臂的数值 1 请 你 指
8、出 小 明 在 哪 一 步 前 漏 掉 了 一 个 重 要 的 步 骤 这 个 步 骤 是 2 由此实验结果可知 如果实验中所用钩码质量都相同 在如图所示的杠杆 B 处应该挂 个钩码 才能使杠杆平衡 3 小明记录了如下表的数据 从数据上不难看出 第 次实验数据是错误的 实验次数动力 F1 N 动力臂 L1 m 阻力 F2 N 阻力臂 L2 m 120 0440 02 260 0640 09 340 0360 04 答案 1 调节平衡螺母 使杠杆达到水平平衡 2 4 3 3 解析 题目简单回顾了杠杆平衡条件的实验过程 验证杠杆平衡条件的实验第一步与天 平使用类似就是调节成水平平衡 这也是本题第一
9、问的答案 而为什么要调节成水平平衡也是 本实验的一个知识要点 答案是动力 阻力都是竖直向下与水平杠杆垂直 此时杠杆的长度即 为力臂长度 总结升华 知道杠杆的平衡条件是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 F1L1 F2L2 利用公式解决问题 举一反三 举一反三 变式 在探究杠杆平衡条件的实验时 实验前发现杠杆左端低 右端高 为使杠杆在水 平位置平衡 应将平衡螺母向 选填 左 或 右 调节 实验时 在 A 点悬挂两个总 重为 1N 的钩码 在 B 点用弹簧测力计竖直向下拉 如图所示 使杠杆在水平位置再次平衡 则拉力应为N 此时杠杆属于杠杆 6 答案 右 0 8 省力 4 图所示的四种情景中 所使用的杠杆
10、属于费力杠杆的是 答案 D 解析 判断杠杆省力还是费力 关键是比较动力臂和阻力臂的大小 在分析一个杠杆时 要首先确定出杠杆的支点 动力 阻力 动力臂与阻力臂 并画出示意图 图要画得规范 力 和力臂尽量按实际比例画 建立直观图景 便于判定 通过这样的方法 我们可以知道 A B 和 C 是省力杠杆 D 是费力杠杆 当然由于实际图形中确定支点 动力 阻力 动力臂 阻 力臂比较困难 建议同学们还是熟记一些常见的省力杠杆 费力杠杆的例子 总结升华 该题考查了学生对物理模型的抽象 分析能力 判断杠杆的类型可结合生活 经验和动力臂与阻力臂的大小关系来判断 举一反三 举一反三 变式 下列几种杠杆类工具 在使用
11、时属于费力杠杆的是 A 测物体质量的天平B 夹取食物的筷子 C 开啤酒瓶盖的扳手D 剪铁皮的剪刀 答案 B 5 如图所示 用道钉撬来撬铁路枕木上的道钉 加在道钉撬长柄上的力为 180N 它的力 臂是 50cm 阻力臂长是 10cm 则道钉对道钉撬的阻力是多大 思路点拨 先判断杠杆的五要素 分别找到使杠杆平衡的动力 动力臂及阻力 阻力臂 A 撬 棒 C 核桃夹 B 羊角锤 D 食品夹 7 再利用杠杆平衡条件列方程 求解实际问题 答案与解析 已知 F1 180N L 50cm L 10cm 求 F 解 F1L1 F2L2 F F1L1 L2 180N 50cm 10cm 900N 答 阻力为 90
12、0N 总结升华 对公式 F1L1 F2L2 单位可作如下统一 F1 F 单位必须用 N L1 L 单位只要一致即可 不必换算成 m 举一反三 举一反三 变式 有一个动力臂 阻力臂之比为 5 2 的杠杆 当阻力为 500N 时 动力多大 答案与解析 已知 L1 L 5 2 500N 求 解 F1L1 F2L2 F F2L2 L1 500N 2 5 200N 答 动力为 200N 6 如图是用羊角锤撬起钉子的示意图 为了撬起钉子 分别用四个力作用在锤柄的末端 其中最小的力是 A F1B F2C F3D F4 答案 B 解析 拔钉子时羊角锤是绕 O 点转动的 即 O 点是支点 8 连接支点 O 和力
13、的作用点 A 当动力与 OA 垂直时 动力臂最大 因为阻力和阻力臂一定 由杠杆平衡条件可知 此时动力最小 所以 F2最小 总结升华 本题考查了杠杆平衡条件的应用 使用杠杆 若阻力和阻力臂一定 动力臂 最大时 动力最小 最省力 习题精练 习题精练 1 一 选择题一 选择题 1 下列关于杠杆的说法中 错误的是 A 杠杆可以是直的 也可以是弯的 B 动力 阻力使杠杆转动方向相反 但他们的方向不一定 C 支点可以在杠杆的端点 也可以在力的作用线之间 D 杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和 2 如图所示 用一始终与木料垂直的力将木料的一端匀速提起 在这个上升的过程中 力 F A 变大B 变小C 不变D 无
14、法确定 3 下图所示的杠杆中 动力的力臂用l表示 图中所画力臂正确的是 4 如图所示是安装在铁道路口的道口栏木机 当火车接近道口时 落下电动栏木机栏杆 阻 挡行人和车辆通过 当火车通过后 在 A 处施加一个动力 可将栏杆拉起来 此时它是一根 9 A 省力杠杆B 费力杠杆C 等臂杠杆D 无法确定 5 园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时 常把树枝尽量往剪刀轴 D 处靠近 这样做的目 的是为了 A 增大阻力臂 减小动力移动的距离 B 减小动力臂 减小动力移动的距离 C 增大动力臂 省力 D 减小阻力臂 省力 6 如图所示 用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸秆 使其静止在水平方向上 O 为麦 秸秆
15、的中点 这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从 O 点分别向着麦秸秆的两端匀速爬行 在蚂蚁 爬行的过程中 麦秸秆在水平方向始终保持平衡 则 A 两蚂蚁的质量一定相等 B 两蚂蚁的爬行速度大小一定相等 C 两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等 D 两蚂蚁对麦秸秆的作用力一定相等 7 酒起子也是个杠杆 你注意了吗 用酒起子起酒瓶盖时 起下来的瓶盖有时会发生变形 有 时不发生变形 如图所示 用起子起瓶盖时 假设瓶盖没有从 B 点发生明显弯折 那么这个杠 杆的支点是 A A 点B B 点C C 点D D 点 二 填空题二 填空题 8 如图所示是撬石头的撬棒 它的支点是 点 动力是 它是杠杆转动的力 10 阻
16、力是 它是 杠杆转动的力 动力臂是 阻力臂是 因为 撬棒的动力臂 阻力臂 所以撬棒是 杠杆 9 请根据杠杆平衡条件在下面表格空白处填上适当数据 10 筷子是我国劳动人民的伟大发明 用筷子夹菜时 筷子是杠杆 它的动力是 对 的作用力 一般来说筷子是 杠杆 11 已知作用在某杠杆上的动力是 2N 阻力是 5N 阻力臂是 5cm 为使杠杆平衡 动力臂长 cm 若将阻力增大 2 5N 仍使杠杆平衡 不改变力臂长度 动力应增大 N 12 如图所示杠杆中 O 是支点 杠杆处于水平静止状态 在 B 点加一个竖直向上的力 F 120N 在右端点 D 处挂一重物 G 已知 OD 0 6cm BD 0 2cm 则物重 G N 13 在电视剧 三国 中 有这样一个情景 一群士兵力拉动一个杠杆 会将石块抛向敌方阵 营它是个 杠杆 要把石块抛出去 图中作用在 A 点的力沿 方向最小 填 a b 或 c 三 作图与实验三 作图与实验 14 如图所示 杠杆在力 F1 F2作用下处于平衡状态 L1为 F1的力臂 请在图中作出 F2的力 11 臂 L2及力 F1 15 在探究 杠杆的平衡条件 实验中 1 首先 调节杠杆
