9.1杠杆 2023-2024学年北师大版物理八年级下册

第一节 杠杆 第九章 机械与功 知识点 知1-讲 感悟新知 1 杠杆 定义 在力的作用下绕固定点转动的硬棒。 知1-讲 感悟新知 2. 杠杆的五要素 五要素 物理含义 图示 支点(O) 杠杆绕着转动的固定点 动力(F1) 驱使杠杆转动的力 阻力(F2) 阻碍杠杆转动的力 动力臂(L1) 从支点到动力作用线的距离 阻力臂(L2) 从支点到阻力作用线的距离 知1-讲 感悟新知 物理思想 杠杆是从具有复杂外形的机械中抽象出来的理想模型,其本质是一根可以绕固定点转动的硬棒。前面学习的连通器也是一个理想模型。 知1-讲 感悟新知 3. 杠杆五要素的理解 (1)杠杆的支点一定在杠杆上,可以在杠杆的一端,也可以在杠杆的中间某点。用同一根硬棒做杠杆,使用方法不同,支点位置可能不同,如图1 甲、乙所示。 知1-讲 感悟新知 (2)作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的,可根据人们的需要来确定。动力和阻力的方向不一定相反,但动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,如图2 所示。 知1-讲 感悟新知 (3)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,即力臂是点到线的距离,不是点到点的距离。 (4)力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上。 (5)如果力的作用线恰好通过支点,则其力臂为零,此时这个力不能使杠杆转动。 知1-讲 感悟新知 (6)力臂的三种表示方法(图3)。 知1-讲 感悟新知 深度理解 1.杠杆定义中的力是指作用在杠杆上的力,因此杠杆是受力物体。 2.杠杆在力的作用下是绕固定点转动,而不是整体向某个方向运动( 平动)。 3.一根硬棒成为杠杆的条件: (1) 要有力的作用;(2)能绕着固定点转动; (3) 杠杆可以是直的,也可以是弯的,但必须是硬的,即在力的作用下不发生或基本不发生形变。 知1-讲 感悟新知 特别提示 支点位置与动力方向、阻力方向的关系:当支点在杠杆的一端时,动力和阻力的方向应该相反;当支点在动力和阻力的作用点之间时,动力和阻力的方向大致相同。 感悟新知 知1-练 [中考 广安] 如图所示是人走路的情形,可将人的脚 视为一根杠杆。请在图中画出动力F 的力臂L。 例 1 解:如图5 所示。 11 感悟新知 知1-练 解题秘方:根据力臂的定义,画出“点”到“线”的距离。 解析:从支点O 作力F 作用线的垂线段,即为动力F 的力臂L。 12 感悟新知 知1-练 方法技巧 力臂的画法: 1. 确定支点——假设杠杆转动,杠杆上相对静止的点就是支点; 2. 确定动力和阻力的作用线——从动力、阻力作用点沿力的方向(或反方向)分别画线即可得到; 3. 画出动力臂和阻力臂——从支点向动力、阻力的作用线作垂线,支点到垂足间的距离为力臂。 13 知识点 杠杆平衡条件 知2-讲 感悟新知 2 1. 杠杆平衡 在力的作用下,如果杠杆处于静止状态,或绕支点匀速转动,我们就认为杠杆平衡了。 2. 探究杠杆平衡条件 (1)实验器材:杠杆、支架、钩码、刻度尺、细线等。 (2)实验步骤: ①首先调节杠杆两端平衡螺母,使杠杆不挂钩码时,在水平位置平衡。 知2-讲 感悟新知 ②在杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,如图6 所示,这时杠杆两端受到的作用力等于各自所挂 钩码受到的重力。 知2-讲 感悟新知 ③设右端钩码对杠杆施加的力为动力F1,左端钩码对杠杆施加的力为阻力F2,测出杠杆平衡时的动力臂L1 和阻力臂L2,把F1、L1、F2、L2 的数值填入表格中。 ④改变F2 或L2 的大小,相应地调节F1 和L1,再做几次实验,并将得到的实验数据填入表格中。 知2-讲 感悟新知 实验 次数 动力F1/N 动力臂 L1/cm 动力 动力臂/ (N cm) 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 阻力 阻力臂/ (N cm) 1 0.5 30 15 1.0 15 15 2 1.0 20 20 2.0 10 20 3 1.5 20 30 3.0 10 30 知2-讲 感悟新知 (3)实验结论:分析实验数据,发现每次杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂可能不一样,但动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,即动力 动力臂= 阻力 阻力臂(F1 L1=F2 L2)。 知2-讲 感悟新知 3. 杠杆平衡条件 (1)内容:动力 动力臂= 阻力 阻力臂。 (2)字母表示:F1 L1=F2 L2。 (3)说明:当F1L1=F2L2 时,杠杆平衡;当F1L1>F2L2 时,杠杆朝动力F1 的方向转动;当F1L1<F2L2 时,杠杆朝阻力F2 的方向转动。 知2-讲 感悟新知 知识链接 1.实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的: (1) 让杠杆的重心刚好在支点上,使重力的力臂为零,以消除杠杆重力对实验的影响; (2) 当杠杆