内容正文:
11.1杠杆
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【知识梳理】
一、杠杆
1、定义:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
2、杠杆的五要素:①支点:杠杆绕着转动的固定点(O);②动力:使杠杆转动的力(F1);③阻力:阻碍杠杆转动的力(F2);④动力臂:从支点到动力作用线的距离(l1);⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(l2)。
注:支点、动力作用点、阻力作用点必须在杠杆上!
2、力臂画法:①找支点;②作出力的作用线;③支点到力的作用线作垂线(虚线、垂足);④大括号标力臂符号。
二、杠杆的平衡条件
1、杠杆的平衡:当杠杆能保持静止或匀速转动,我们说杠杆平衡;
2、杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即:F1L1=F2L2;
3、在探究杠杆的平衡条件实验中,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,目的是为了忽略杠杆的自重对实验的影响,此时杠杆自重的力臂为0;给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小;实验中要多次试验的目的是为了避免实验偶然性,寻找普遍规律。
三、杠杆平衡条件的应用
1、杠杆的分类:(1)省力杠杆:动力臂大于阻力臂的杠杆,省力但费距离。(2)费力杠杆:动力臂小于阻力臂的杠杆,费力但省距离。(3)等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,既不省力也不费力。
2、最小力画法:①找支点;②在杠杆上标出距离支点最远的点;③两点进行连线(虚线);④作虚线的垂线(垂足);⑤判断力的方向(一个力使杠杆顺时针转动一个力使杠杆逆时针转动,力的作用点在杠杆上,箭头、实线)。
3、由力臂变化判断力的变化:作出先后力臂,分析动力和阻力及力臂变化,当其中的一个量发生改变时,会引起其他量发生改变,首先确定不变量,之后由杠杆的平衡条件得出结论。
【典型例题】
1、在如图所示的四种剪刀中,正常使用时,动力作用点在阻力作用点和支点之间的是( )
2、如图所示的用具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A.瓶盖起子 B.核桃夹 C.托盘天平 D.食品夹子
3、动力为20N,阻力为100N,若动力臂长80cm,当杠杆平衡时,阻力臂长应为( )
A.20cm B.16cm C.25cm D.400cm
4、如图所示,杠杆左端悬挂物体,右端施加动力F,处于平衡状态(忽略杠杆自身重力的影响)。下列说法正确的是 ( )
A.动力臂是线段OA B.杠杆的阻力是物体受到的重力 G
C.此时杠杆是费力杠杆 D.保持杠杆位置不变,将动力F 转至F1位置时,动力变大
5、如图所示,杠杆AB在力F1、F2的作用下处于静止状态,l2为力F2的力臂。请画出力F1的力臂l1和力F2的示意图。
6、如图所示是一辆行李的手推车,当前轮遇到障碍物A时,推车人向下压扶手,这时手推车可看作杠杆,支点在
(填字母)。当后轮遇到障碍物时,推车人向上提扶手,这时支点是 点,与前轮遇到障碍物时相比,此时较 力(选填“省”或“费”)。
7、如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的体重为600N,地面对手的支持力F的力臂是______m,大小为______N。
8、如图所示为吊车吊起货物示意图,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。则:(1)吊臂是一个_________杠杆;(2)伸缩撑杆匀速缓慢项起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小_________(填“不变”、“变小”或“变大”);
9、在如图所示的杠杆模型中,O为杠杆的支点,杠杆本身重力不计,则:(1)F1的力臂长为 cm,F2的力臂长为 cm;(2)若F1=300N,为使杠杆平衡,F2的大小等于 N。
10、探究杠杆的平衡条件:
(1) 小王把杠杆放在支架上后,在图(a)所示位置静止,这时的杠杆处于__________(平衡/不平衡)状态.为了将杠杆调至水平位置平衡,他应将右端 的平衡螺母向________(左/右)调节.当杠杆在水平位置平衡时,杠杆自重的力臂为________cm.实验中使杠杆在水平位置平衡的好处是_____________________.
(2) 如图(b),在右边用弹簧测力计竖直向下拉,使