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1、 第十二章简单机械第1节杠杆 人教版物理八年级下册 看古代战争片时 经常能看到一种攻城用的机械 即人力抛石机 亦称牵引抛石机 这种机械最早出现于公元前5世纪战国时期 北周和隋唐时期西传 先为早期的阿拉伯人使用 后传入欧洲 这种武器可把石弹 巨石或爆炸物投到敌方的城墙上 城内或兵阵内而造成破坏 你知道人力抛石机的原理吗 其中有什么物理奥秘呢 1 认识杠杆 并能准确找出支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 能从常见的工具和简单机器中识别出杠杆 能对杠杆进行分类 并能根据实际需要选择合适的杠杆 2 通过探究 掌握杠杆的平衡条件 并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算 它们工作时有什么共同特征 当你使用这些工
2、具时 你就在使用杠杆了 杠杆是最简单的机械之一 一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动 这根硬棒就叫做杠杆 注意 硬棒可以是直 也可以是弯曲的 即硬棒可以是各种各样的形状 杠杆 支点 杠杆绕着转动的固定点 用O表示 动力 促使杠杆转动的力 用F1表示 力臂 从支点到力的作用线的距离 用l表示 阻力 阻碍杠杆转动的力 用F2表示 动力与杠杆转动方向相同 阻力与杠杆转动方向相反 F1 F2 l1 l2 O 力臂的画法 试一试 画出图中杠杆各力的力臂 F1 F2 l1 l2 F1 F2 l1 O l2 O 杠杆示意图的作法 l1 F1 l2 F2 如图所示 一个绕O点转动的杠杆 已知阻力F2的方向
3、 以及动力F1的力臂l1 在图中作出阻力F2的力臂l2以及动力F1的示意图 F2 O F1 l2 l1 当杠杆在动力和阻力的作用下静止时 或做缓慢地匀速转动时 我们说杠杆平衡了 在杠杆的使用中 杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态 杠杆在满足什么条件时会才平衡 设计实验 当杠杆平衡时 分别测出动力F1 阻力F2 动力臂l1 阻力臂l2 并多次改变力和力臂 获取多组数据 从而分析总结出杠杆的平衡条件 实验器材 带等分刻度的均质木尺 钩码 铁架台 弹簧测力计 实验操作 1 调节平衡螺母 使杠杆水平平衡 2 杠杆两端挂上不同数量的钩码 移动钩码的位置 使杠杆水平平衡 目的 使杠杆的重力作用线通过杠杆支
4、点 避免杠杆自身重力对杠杆平衡的影响 目的 保证力臂沿杠杆 便于测量力臂 3 将动力F1 阻力F2 动力臂l1 阻力臂l2记录表格中 调节方法 杠杆哪端高 就向哪端调节平衡螺母 4 改变阻力和阻力臂的大小 相应调节动力和动力臂的大小 再做几次实验 5 在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力 通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡 将动力F1 阻力F2 动力臂l1 阻力臂l2记录表格中 目的 使实验结论具有普遍性 探究 杠杆的平衡条件 杠杆平衡时 动力 动力臂 阻力 阻力臂 例题据 杭州日报 报道 2001年6月22日 在杭州动物园内 一位物理老师利用杠杆原理 仅用小小的弹簧测力计就测出了一
5、头大象的质量 测量时利用了根长度为12m的槽钢作为杠杆 吊钩固定于槽钢的中点O 当槽钢水平静止时 弹簧测力计示数F1为200N 测得l1为6m l2为4cm 若不计铁笼的质量 请估算大象的质量 g取10N kg O l1 6m l2 4cm F1 200N F2 例题 由F1l1 F2l2得 解 3 104N 3 103kg 3t 最大力臂 最小的力 杠杆上离支点 O 最远的点 A 作为作用点 且力的方向与OA垂直 此时所施加的力最小 F最小 l最大 生活中的杠杆 若l1 l2 则F1F2 若l1 l2 则F1F2 若l1 l2 则F1F2 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 判断杠杆的类型 实际就
6、是比较动力臂和阻力臂的大小 若克服的阻力较大时 要用省力杠杆 省力杠杆 若克服的阻力较小时 要用费力杠杆 使用费力杠杆 可以省距离 能使工作快捷 费力杠杆 例1 2019 河南 如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆 不计自重 下图能正确表示它工作示意图的是 ABCD 支点 动力 阻力 O F1 F2 B 例2 2019 深圳 如右图所示 在C点用力把桌腿A抬离地面时 桌腿B始终没有移动 请在C点画出最小作用力的示意图 以B为支点 最长力臂为BC 最小的力与BC垂直 F 例3 2019 青岛 如图为探究杠杆平衡条件的实验装置 杠杆平衡时 钩码对杠杆的阻力F2 10N 阻力臂l2 20cm 测力计示
7、数F1 25N 则动力臂l1为 A 15cmB 8cmC 50cmD 80cm B 解析 根据杠杆的平衡条件F1l1 F2l2得动力臂 例4 2019 北京 如图所示的用具中 在使用时属于费力杠杆的是 A 筷子B 瓶盖起子C 撬棒D 核桃夹 A 徒手无法完成 要用省力杠杆 1 一位泰山挑山工用一根长1 8m的扁担挑起货物 如图为扁担示意图 若在扁担的A端挂200N的物体 B端挂300N的物体 挑起重物时使扁担水平平衡 则挑山工肩膀需顶在距A端 m远的位置 不计扁担的重力 1 08 基础巩固题 2 各式各样的剪刀都是一对对杠杆 下列剪刀 最适合剪开较硬物体的是 ABCD C 基础巩固题 3 小明
8、小组利用如图所示的装置探究 杠杆平衡条件 时 在杠杆两侧挂上不同个数的钩码 移动钩码使杠杆在水平位置平衡 这样三次实验后得出结论 动力 支点到动力作用点的距离 阻力 支点到阻力作用点的距离 下列能帮助他得出正确结论的操作是 A 去掉一侧钩码 换用弹簧测力计竖直向下拉B 去掉一侧钩码 换用弹簧测力计斜向下拉C 去掉一侧钩码 换用弹簧测力计竖直向上拉D 增加钩码个数 再多次实验使结论更具普遍性 B 4 如图所示的是吊车起吊货物的结构示意图 伸缩撑杆为圆弧状 工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直 使吊臂绕O点缓慢转动 从而将货物提起 下列说法正确的是 A 吊臂是一省力杠杆 但要费距离B 吊臂是一个费
9、力杠杆 但可以省功C 匀速顶起吊臂的过程中 伸缩撑杆支持力的力臂变小D 匀速顶起吊臂的过程中 伸缩撑杆支持力渐渐变小 D 小明利用杠杆做了以下实验 实验时使用的每个钩码的质量均相等 杠杆上相邻刻线间的距离相等 请回答下列问题 1 如图甲所示 将杠杆中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆的左端下沉 若想使杠杆在水平位置平衡 应将杠杆的平衡螺母向 调节 杠杆在水平位置平衡后 在A点悬挂2个钩码 要使杠杆在水平位置再次平衡 需在B点悬挂 个钩码 之后在A B两点再各增加1个钩码 杠杆将 选填 不动 顺时针旋转 或 逆时针旋转 右 4 逆时针旋转 能力提升题 2 如图乙所示 小明在A C两点分别悬挂等重的载物盘 制作了一个天平 左盘盛放物体 右盘加减砝码 此天平是利用了哪一类杠杆制作而成的 3 小明正确使用自制天平称量物体质量时 假如支点O因某种原因向右偏移 则测量值 真实值 选填 大于 等于 或 小于 假如砝码因生锈等原因质量增大 则测量值 真实值 选填 大于 等于 或 小于 等臂杠杆 大于 小于
