内容正文:
第三板块 功与能
第17课时 杠杆 滑轮
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一、杠杆
1.定义:在____的作用下,能绕_______转动的硬棒叫杠杆。
2.
力
固定点
从_____到动力作用线的距离(从_____向动力的作用线画_________)
从_____到阻力作用线的距离(从_____向阻力的作用线画________)
支点
支点
支点
支点
垂线段
垂线段
五要素
支点O
动力F1
阻力F2
动力臂l1:
阻力臂l2:
杠杆绕着转动的点
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3.杠杆平衡:在动力和阻力作用下,杠杆保持 ______或者 ______转动的状态叫杠杆的平衡。
4.杠杆的平衡条件:___________(公式中:F的单位是N,l的单位是m)。杠杆的动力臂是阻力臂的n倍,杠杆的动力F1就是阻力F2的____。
静止
匀速
F1l1=F2l2
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5.杠杆的分类:
(1)省力杠杆:动力臂 ______阻力臂,动力小于阻力。如撬棒、起子、铡刀、手动抽水机等。特点:省力但是费距离。
(2)费力杠杆:动力臂 _______阻力臂,动力大于阻力。如钓鱼竿、筷子、手前臂等。特点:费力但是可以省距离。
(3)等臂杠杆:动力臂 ______阻力臂,动力等于阻力。如天平、定滑轮等。特点:不省力也不费力,也不省距离。
大于
小于
等于
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二、滑轮
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三、其他简单机械
1.斜面:斜面是一种省力、 ________的简单机械。如盘山公路。
2.轮轴:由具有公共转轴的轮和轴组成,轮轴也可以看成是杠杆的变形。如门把手、方向盘、扳手。
费距离
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C
1 杠杆的分类
【例1】如图所示的工具在正常使用过程中,属于省力杠杆的是 ( )
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【方法指导】分辨杠杆的类型,一般的思路是比较动力臂和阻力臂的长短,动力臂越长越省力,动力臂越短就越费力。也可以从使用的目的看,省力的都费距离,费力的都省距离。
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【变式1-1】【科技成果】(2023·泰州)如图所示是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是 ( )
A. 夹起食物的筷子
B. 拔钉子的羊角锤
C. 剪铁丝的钢丝钳
D. 起瓶盖的开瓶扳手
A
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【变式1-2】【物理与生活】生活中有很多小妙招,如图甲所示,用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖,模型如图乙所示,它是以____(选填“A”或“B”)为支点的_______杠杆 ,手在________(选填“C”或“D”)点向下压时会更省力。
B
省力
D
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2 杠杆的作图
【例2】如图所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,l1为F1的力臂。请在图中作出F2的力臂l2及力F1。
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【方法指导】一、知道力画力臂,关键是熟知力臂的定义(力臂指的是支点到力的作用线的垂直距离)。二、知道力臂画力,关键是要懂得力跟力臂是垂直的关系,然后还要注意力的方向和力的作用点(力的作用点一定是在杠杆上)。三、画最小的力,关键是要找到最长的力臂(力的作用点到杠杆最远端或指定点的连线)。
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【变式2-1】(2020·广东)如图所示,用一根硬棒通过支点O撬起石头,画出石头所受重力G的示意图,以及力F的力臂l。
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【变式2-2】(2023·苏州)图中,用直棒提升重物,画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂l2。
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【例3】(2023·乐山)李青同学在实验操作考试中进行“探究杠杆平衡条件”的操作,完成杠杆调平后,给杠杆两侧挂上不同数量的钩码。已知每个钩码的重力都相同,其中能让杠杆在水平方向平衡的是 ( )
D
3 以杠杆的平衡条件进行判断和计算
【方法指导】根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2分析解答。
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【变式3-1】【传统文化】如图甲是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置是______(填简单机械名称)。此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2=________。
杠杆
1∶2
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【变式3-2】杠杆平衡时,动力F1大小为20 N,动力臂l1为0.8 m,阻力臂l2为0.4 m,求阻力F2的大小。
解:由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,阻力F2的大小F2=答:略。
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【例4】如图所示,通过滑轮沿水平方向拉动重为20 N的物体A,不计滑轮重及其摩擦。当拉力F为4 N时,物体移动了2 m,物体A受到的拉力为________N,绳子端移动了____m;这种方法使用滑轮是为了
_______。
4 滑轮与滑轮组
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4
省力
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【方法指导】滑轮组放置的方式有水平放置和竖直放置两种。竖直放置的克服重力做功,水平放置的克服摩擦力做功。但不管怎么放置,自由端和物体端的关系是不变的。例如: