11.1 杠杆【知识梳理+易错】-2022-2023学年苏科版物理九年级上册

苏科版九年级上册 第十一章《简单机械和功》 11.1杠杆 【知识梳理】 一、杠杆的定义 一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如羊角锤。 二、杠杆的五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的点，一般用O表示； （2）动力：使杠杆转动的力，一般用F1表示； （3）阻力：阻碍杠杆转动的力，一般用F2表示； （4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，一般用l1表示； （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，一般用l2表示。 说明： （1）杠杆的支点一定要在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。 （2）动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对其他物体施加的力，作用点都在杠杆上。动力和阻力是相对的，一般来说，动力是使杠杆绕支点转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力。但有时不易区分哪个是动力哪个是阻力，可设某一个力为动力，则另一个力为阻力。 （3）力臂是支点到力的作用线的距离，不能理解为支点到力的作用点的距离。 （4）力臂可与杠杆重合也可不重合，取决于力的方向。 三、杠杆示意图的画法 （1）确定支点；（2） 确定动力和阻力，画力的作用线；（3） 画力臂； （4） 标出各个物理量。 说明： ①力的作用线是沿力的方向所画的直线。在画力臂时，若力的作用线太短，可用虚线将力的作用线延长。 ②力臂不是支点到力的作用点的距离，是从支点向力的作用线做的垂线段，注意添加直角符号。 ③力臂部分要用大括号或双箭头标出来。 a.大括号表示法 b.双箭头表示法 ④检验所画力的方向是否正确的最简单方法是，看动力和阻力使杠杆转动的效果是否相反。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。 ⑤确定杠杆支点的方法是根据平时的体验，判断杠杆绕着哪点转动，则这一点就是支点。 四、探究杠杆的平衡条件 1.杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于平衡状态。 2.实验探究：杠杆的平衡条件 【实验设计】：如图，调节杠杆两端的螺母（和天平的调节方法相同），使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆保持水平并静止。记下动力、阻力，测量动力臂和阻力臂。改变力和力臂的数值，再做至少两次实验。 根据表格中的数据进行分析，例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。 实验表格 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 2 3 【实验结论】杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 【注意事项】 （1）支点处于杠杆中央的目的：使杠杆重心落在支点上，避免杠杆自重对实验产生影响； （2）实验中使杠杆在水平位置静止的目的：使力臂与杠杆重合，便于测量力臂的大小。 （3）多次实验的原因：只做一次实验，获得的结论具有偶然性，不能反映普遍规律，所以要多次实验。 （4）为什么在一次实验中不把钩码分散到杠杆的不同位置(如下左图)：力和力臂过多，不方便发现规律 【对实验的改进】(如上右图)：将钩码用弹簧测力计代替(两个优点：a.可以改变力的方向b.可以连续改变力的大小) 改进后可验证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。当力与杠杆不垂直时，力臂会减小，力增大 【易错点】 1.力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离。 2.不是杠杆在水平方向静止才叫平衡，只要杠杆静止或匀速转动，都是平衡状态。 【规律总结】 杠杆的平衡条件的应用 1．判断杠杆的类型 杠杆种类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂关系 动力臂l1＞阻力臂l2 动力臂l1＜阻力臂l2 动力臂l1＝阻力臂l2 平衡时动力、阻力关系 动力F1＜阻力F2 动力F1＞阻力F2 动力F1＝阻力F2 特点 省力，但费距离 费力，但省距离 既不省力也不费力； 既不省距离也不费距离 应用 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 缝纫机踏板、起重臂、铁锹 人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 天平、跷跷板、定滑轮 注意：没有既省力、又省距离的杠杆。 2．计算力或力臂的大小 根据F1l1= F2l2，四个物理量，知三求一 3．根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡 ①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。乘积体现了力对杠杆的转动作用。 ②计算动力与动力臂的乘积、计算阻力与阻力臂的乘积； ③比较两个乘积的大小，若相等，即动力和阻力的转动作用相同时，则杠杆平衡；若不相等，则杠杆不平衡，杠杆将向乘积较大（转动作用较大）的一方偏转。 ④当有多个力作用在杠杆上时，先分清动力和阻力，再分别计算每