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浙教版初中科学教师辅导讲义
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知识图谱
杠杆的平衡条件
知识精讲
一.杠杆
1.定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆可直可曲,形状任意。
2.杠杆五要素——组成杠杆示意图。
①支点(O):杠杆绕着转动的点。
②动力(F1):使杠杆转动的力。
③阻力(F2):阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1):从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2):从支点到阻力作用线的距离。
说明:
(1)动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上;
(2)动力、阻力的方向可以相同(支点在两个力的中间),也可以相反(支点在两个力的同侧),它们使杠杆转动的方向相反。
二.研究杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
2.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:使杠杆重心落在支点,消除杠杆自重对实验的影响。
实验中:再次让杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便测量力臂。
3.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,也可写成:。
三.杠杆的分类:
名称
结构特征
特点
应用举例
省力杠杆
动力臂大于阻力臂
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
动力臂小于阻力臂
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
动力臂等于阻力臂
不省力不费距离
天平、跷跷板
三点剖析
一.考点
1.杠杆力臂的画法
2.杠杆平衡条件的探究
3.生活中常见的杠杆
二.重难点
1.掌握杠杆平衡条件;区分省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。学会判断支点是杠杆绕着转动的点;力臂是支点到力的作用线的距离。
杠杆的定义及五要素
例题
例题1、关于杠杆的下列说法中,正确的是( )
A.杠杆必须是一根直棒
B.杠杆不一定要有支点
C.使用杠杆都是为了省力
D.杠杆可以是直的,也可以使弯的
【答案】 D
【解析】A杠杆不一定是一根直棒;
B杠杆一定要有支点;
C使用杠杆有的为了省力,有的也是费力;
D杠杆可以是直的,也可以使弯的,正确。
故选D。
例题2、如图,这款图钉来自一位初中生的创意,翘起部分为我们预留出施力空间,图钉作为杠杆,其支点是( )
A.A点
B.B点
C.C点
D.O点
【答案】 C
【解析】(1)杠杆的五要素包括:动力,使杠杆转动的力;阻力,阻碍杠杆转动的力;支点,指的是杠杆绕着转动的点;动力臂,从支点到动力作用线的距离;阻力臂,从支点到阻力作用线的距离.
(2)根据该图钉的转动情况,可以确定其支点.
这个装置的目的是为了能把图钉拔出来,该图钉的工作过程是这样的:用力向上撬杠杆的A点,设备绕着C点顺时针转动,使图钉被拔出.由此可知作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力;作用在B点,阻碍图钉拔出的力是阻力;C点是支点.
故选C.
随练
力臂的画法
例题
例题1、如图所示,杠杆BA在力F1、F2的作用下处于静止状态,l2是F2的力臂,在图中画出F1的力臂和力F2.
【答案】
【解析】
随练
随练1、如图所示,人的手臂相当于一个杠杆,它的支点在O点.请画出图中铅球对手的作用力F的力臂L.
【答案】
【解析】如图所示,从O点到力F作用线的距离LF就是力臂.
生活中的杠杆
例题
例题1、如图所示,是一款常用指甲刀的结构图,从物理学角度分析下列说法合理的是( )
A.刀刃处制作的较薄是为了增大压力
B.上压板ABC上的花纹为减小摩擦力
C.指甲刀从结构上来看只有一个杠杆
D.上压板ABC相当于一个省力杠杆
【答案】 D
【解析】A、相同的压力下,D处刀刃较薄,受力面积小,产生的压强大,不是为了增大压力,故A错误.
B、杠杆ABC上有粗糙的花纹,在压力一定的情况下,增大了接触面的粗糙程度,增大了摩擦,故B错误.
C、指甲刀有三个杠杆,ABC是省力杠杆,DBO和DEO是两个费力杠杆(一把镊子),故C错误.
D、杠杆ABC的支点是B点,动力作用在A点,阻力作用在C点,使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D正确.
例题2、如图所示,用开瓶器在A处用力开启瓶盖,下列说法正确的是( )
A.B点为开瓶器的支点
B.开瓶器受到的阻力方向为竖直向上
C.使用开瓶器能省力
D.使用开瓶器能省功
【答案】 C
【解析】A、杠杆绕着转动的点叫支点,起瓶器绕C点转动,所以C点是支点;故A错误;
B、阻力作用在B点,开瓶器受到的阻力方向为竖直向下的,故B错误;
C、起瓶器开启瓶盖时,动力臂大于阻力臂,可看作是以C为支点的省力杠杆,故C正确;
D、使用任何机械都不省功,因此使用开瓶器不能省功,故D错误.
随练
随练1、