整理第十二章第1节杠杆.docx
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整理第十二章第1节杠杆
年级
八年级
学科
物理
版本
人教新课标版(2012教材)
课程标题
第十二章第1节:
杠杆
编稿老师
钟朝光
一校
黄楠
二校
林卉
审核
刘媛媛
1.杠杆
【要点精讲】
杠杆的相关概念
定义
在力的作用下绕着固定点转动的硬棒
五要素
支点
杠杆绕着转动的点;用字母O表示
动力
使杠杆转动的力;用字母F1表示
阻力
阻碍杠杆转动的力;用字母F2表示
动力臂
从支点到动力作用线的距离;用l1表示
阻力臂
从支点到阻力作用线的距离;用l2表示
图示
【说明】①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。
如:
鱼竿、铁锹。
③动力、阻力都是杠杆受的力,所以作用点在杠杆上。
④动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆转动的方向一定相反。
【典例精析】
例题1如图所示是用杠杆提升重物的装置,分别画出重物A的重力示意图和F的力臂
。
思路导航:
明确支点、力的方向,过支点作力的垂线。
力臂要用虚线表示。
答案:
如下图
【友情提醒】
力臂是“支点到力的作用线的距离”,而不是“支点到力的作用点的距离”,这是解决杠杆问题的关键。
例题2
(1)请在图中左画出抽水机手柄A点所受动力F1的力臂l1和B点所受阻力F2的示意图。
(2)如图为渔民撒网捕鱼的情形,请在图中画出杠杆的动力臂和阻力臂。
思路导航:
能将生活中的实际物品等效为相应的杠杆,注意寻找支点和力的方向。
答案:
例题3(难、易错)如下图为一个绕O点转动的杠杆,已知阻力F2的方向,以及动力F1的力臂,在图中补全F2的力臂以及动力F1。
思路导航:
(1)力的作用线与力臂相互垂直,从而确定力的作用点和力的大致方向;
(2)动力与阻力的作用,可使杠杆向不同的方向(顺时针或逆时针)转动,从而最终确定力的方向。
答案:
【本节小结】
2.杠杆的平衡条件
【要点精讲】
探究杠杆的平衡条件:
1.杠杆平衡是指:
杠杆静止或缓慢地匀速转动。
2.探究实验:
观看视频《探究杠杆的平衡条件》
小结:
(1)实验前应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:
可以方便地从杠杆上量(读)出力臂。
(2)实验结论:
杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式为:
F1l1=F2l2也可写成:
【注意】分析解决有关杠杆平衡条件的问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析;最后确定如何使用平衡条件解决有关问题。
(如:
杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。
)
【典例精析】
例题1(广西桂林)如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。
此时,应把杠杆两端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持
并静止,达到平衡状态。
这样做的好处是:
便于在杠杆上直接测量。
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码,杠杆恰好在原位置平衡。
于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:
。
他这样得出的结论是否合理?
;为什么?
。
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:
“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?
”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
其原因是:
。
(4)另有同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。
他们经过实验,获得了下述数据:
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
4
5
5
4
于是,他们认为自己的猜想得到了验证。
你认为他们的实验过程存在什么问题?
思路导航:
(1)实验前,调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,当杠杆右端下沉时,将平衡螺母向左调节,反之则向右调节;实验中要求杠杆在水平位置平衡,这样作用在杠杆上的动力和阻力都是沿竖直方向的,其力臂都在杠杆上,便于测量。
(2)A点距离支点O有3个单位长度,B点距离支点O有2个单位长度,这样左右两个力的力距大小相等,方向相反,杠杆处于平衡状态,所以小明便得出了杠杆的平衡条件为:
F1l1=F2l2;小明由一次实验数据就得出结论,该结论具有偶然性,所以是不合理的。
(3)若支点不在杠杆的中点时,那么杠杆位于支点两侧部分的重力不同,它们的力距方向相反,大小不等,对实验结论的影响较大。
(4)探究实验要多次测量找普通规律,避免偶然性;同时,不同的物理量之间不能相加减。
答案:
(1)左;水平;力臂
(2)F1l1=F2l2;不合理;结论具有偶然性(结论没有普遍性)(3)受杠杆自重的影响。
(4)不能只凭一组实验数据就得出结论,必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论;单位不同的两个物理量之间不能直接相加减。
点评:
实验注意事项:
(1)在实验过程中绝不能再调节平衡螺母,否则会破坏原有的平衡;
(2)实验中尽量对力和力臂做大的调整,不要出现等臂的情况;(3)需进行多次测量,避免只由一次实验数据就得出结论的错误。
例题2如图为探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
实验中:
(1)首先应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态。
这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响,这时杠杆重力的力臂为。
(2)实验过程中,在杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆保持水平平衡状态,这时就可读出相应的数据。
当然也可通过移动钩码的位置使杠杆在倾斜状态下达到平衡,并进行相关数据的测量。
但我们总是选取杠杆在水平平衡状态下进行实验,其原因主要是。
思路导航:
(1)因为杠杆自身也有重力,当重力的作用线通过支点时,重力的力臂为零,重力与其力臂的乘积也为零,从而对杠杆的平衡不产生影响,如果这个乘积不等于零,将影响杠杆的平衡。
(2)因为杠杆受到的动力和阻力是钩码对杠杆的拉力,它的方向与钩码重力的方向一致,也是竖直向下的,当杠杆在水平方向上平衡时,这两个力的力臂也是在水平方向的,故可以在杠杆上方便地读出(或测出)来。
答案:
(1)0;
(2)可以方便地从杠杆上读出(或测出)力臂
【知识链接】杠杆处于静止或匀速转动时都叫做杠杆平衡,杠杆处于平衡状态时,必定满足动力×动力臂=阻力×阻力臂。
实际生活中的杠杆在水平位置平衡的并不多见,常见的都是与水平方向有一定的夹角。
但不论在什么情况下,只要杠杆静止,就意味着杠杆平衡。
【要点精讲】
3.解决杠杆平衡时动力最小问题:
此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:
①在杠杆上找一点,使这一点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该点连线垂直的方向。
【典例精析】
例题3如图所示,张师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶,请你在图中画出这个力的示意图。
思路导航:
首先要构建杠杆模型,不要让物体束缚住了思路。
如题图中重力的作用点在物体中心,方向竖直向下,即为阻力F2,阻力与阻力臂的乘积不变,由F1×l1=F2×l2=常数,则动力臂最长(为直径)时动力最小,此时动力的作用点在支点和圆心的连线与圆的交点上,动力方向垂直于直径斜向上。
答案:
如图所示
【技巧点拨】解决此类问题首先应从实物中抽象出杠杆,然后画出杠杆示意图并标出杠杆的五要素。
关于解决最小力的问题是杠杆中较为常见的一类问题,在阻力和阻力臂一定时,动力最小的情形实际上就是动力臂达到最大时的情况。
例题4如果一个硬棒上挂着一个重物,为了使硬棒保持静止,请在A处画出最省力的力的示意图。
思路导航:
要用最小的力使杠杆平衡,则力臂要最大,即OA的连线最长,使OA成为力臂即可,注意力的方向。
答案:
【本节小结】
3.杠杆的分类
【要点精讲】
杠杆的分类
名称
结构
特征
特点
应用举例
省力杠杆
动力臂>阻力臂
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
动力臂<阻力臂
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿
等臂杠杆
动力臂=阻力臂
不省力不费力,改变力的方向
天平,定滑轮
【说明】应根据实际情况来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选择费力杠杆。
【注意】省力的代价是费距离,省距离的代价是费力,既省力又省距离的机械是不存在的.
【典例精析】
例题1(北京)如图所示的四种情景中,所使用的杠杆属于费力杠杆的是()
思路导航:
考查知识点为“杠杆的概念”、“力臂的概念”。
需要大家有初步的分析判断能力。
此题的难点在于C和D选项,准确判断力臂长短是正确解答的关键。
费力杠杆食品夹、省力杠杆核桃夹在平时的模拟练习中,相对于镊子、筷子等物品出现得稍微少一些。
此题对于中等偏下水平的同学具有一定的难度。
答案:
D
例题2(江苏扬州)如图所示,起瓶器开启瓶盖时,可看作是()
A.以B为支点的费力杠杆B.以B为支点的省力杠杆
C.以A为支点的费力杠杆D.以A为支点的省力杠杆
思路导航:
我们使用起瓶器开启瓶盖时,瓶盖中的B点被撬起,所以B点是阻力的作用点。
在开启的过程中,起瓶器绕A点转动,所以A是支点.在整个过程中,动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆。
答案:
D
例题3(山西)如图所示,是一种指甲刀的结构示意图,下列说法正确的是()
A.ABC是一个省力杠杆
B.D处刀刃较薄,可以增大压力
C.杠杆ABC上有粗糙的花纹,可以减小摩擦
D.指甲刀只有两个杠杆,一个省力杠杆,一个费力杠杆
思路导航:
ABC是一个杠杆,其支点在B点,阻力作用点在C点,动力作用点在A点,指甲刀工作时,动力臂大于阻力臂,所以ABC是一个省力杠杆,选项A正确;D处刀刃较薄,可以减小指甲的受力面积,从而增大压强,选项B错误;杠杆ABC上有粗糙的花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,选项C错误;指甲刀有三个杠杆,分别为ABC、OBD、OED,其中ABC是一个省力杠杆,其他两个是费力杠杆,选项D错误。
本题答案为A。
答案:
A
【本节小结】
第十二章第2节滑轮
一、预习导学:
观看视频,回答下列问题……
二、问题思考:
1.升国旗时旗杆上的滑轮是,它的作用是。
2.使用动滑轮匀速向上竖直提升重物时,拉力是总重力的,绳子移动的距离是物体上升距离的倍。
3.使用滑轮组时,省,费。
(答题时间:
45分钟)
1.(山东泰安)用如图所示的撬棒撬起一块石头时,这根撬棒属于什么杠杆()
A.省力杠杆B.费力杠杆C.等臂杠杆D.无法判断
2.如图所示是一个指甲刀的示意图,它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是()
A.三个杠杆都是省力杠杆
B.三个杠杆都是费力杠杆
C.ABC是省力杠杆,OBD、OED是费力杠杆
D.ABC是费力杠杆,OBD、OED是省力杠杆
3.瓶盖起子有图(a)(b)两种用法,A、B是开盖时起子和瓶盖接触的两点。
在瓶盖和瓶口的接触点中,D和E分别是离手最远和最近的两点.开盖时手对起子施加的力F作用在G点,瓶口对瓶盖的阻力可以认为作用于瓶盖的中心C点(图中没有标
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- 整理 第十二 杠杆