4.1 机械和功 认识杠杆 --2024-2025学年沪教版物理八年级下学期

初二物理（新授课） §4．1简单机械 4．1．1认识杠杆 班级________________学号________________姓名________________ 【学习目标】 4．1．1．1认识杠杆，知道杠杆五要素；（A） 4．1．1．2理解力臂的概念；（B） 4．1．1．3通过将常见工具抽象成平直杠杆，感受建立物理模型的方法。（B） 【学习检测】 ( F 1 F 2 O 图1 )1．人们把在_______的作用下绕__________转动的硬棒叫做杠杆。如图1所示，固定点O叫做_________，_______________的力F1叫做动力，________________的力F2叫做阻力。动力和阻力使杠杆转动的方向_______（选填“相同”或“相反”）。【4．1．1．1A】 2．从_______到_________的距离叫做动力臂，通常用字母_______表示；从_________到__________的距离叫做阻力臂，通常用字母_______表示。【4．1．1．1A】 3．关于支点的位置，下列说法中正确的是 （ ）【4．1．1．1A】 A．支点必须在动力作用点、阻力作用点之间 B．支点一定在杠杆的一端 C．支点一定在杠杆上 D．以上说法都不正确 4．关于杠杆和力臂，下列说法中正确的是 （ ）【4．1．1．2B】 A．杠杆的形状可以是任意的 B．力臂是支点到力的作用点的距离 C．力臂总在杠杆上 D．以上说法均不正确 ( F 1 F 2 F 3 F 4 O 图2 )5.如图2所示，O为支点，作用在A端的4个力中，力臂最长的是力（ ）【4．1．1．2B】 A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 ( F 1 F 2 O 图3 图4 图5 F 1 F 2 O F 1 O )6.在如图3、4、5中，分别画出杠杆的动力臂l1和阻力臂l2。【4．1．1．2B】 ( A B C 图6 )★7．如图6所示是使用开瓶扳手开瓶盖的情景，当手用力向上打开瓶盖时，可以把开瓶扳手视为杠杆，这时杠杆的支点是________点(选填“A”、“B”或“C”)，并用力的示意图出杠杆的动力F1和阻力F2。【4．1．1．3B】 ★8．如图7（a）中的皮划艇运动员一手支撑住浆柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆．如图7(b)中的船桨模型中最合理的是 （ ）【4．1．1．3B】 ( 图7(a) 图7(b) ) A B C D ★★9．收集与归类：以小组为单位，收集生活中的各类杠杆，并进行初步的分类。在课堂上展示收集到的杠杆，并说明分类的方法与依据。【4．1．1．2B】 说明： 作业A：无★标识的题目，完成时间约为15分钟； 作业B：作业A＋标注★的题目，完成时间约为20分钟； 作业C：标注★★的题目，建议所有学生都参与。 4．1．2探究杠杆平衡的条件 班级________________学号________________姓名________________ 【学习目标】 4．1．2．1知道杠杆平衡状态；（A） 4．1．2．2会探究杠杆平衡的条件；（B） 4．1．2．3理解杠杆平衡的条件。（B） 【学习检测】 ( 图1 )1．杠杆处于平衡状态是指杠杆处于______________状态或______________状态。如图1中所示，静止在图示位置的杠杆_______________（选填“处于平衡状态”或“处于不平衡状态”）。【4．1．2．1A】 2．在“探究杠杆平衡的条件”实验中：【4．1．2．2B】 （1）实验中所用的器材有带刻度的杠杆、铁架台、弹簧夹（或细线）、________和__________。 （2）实验中需要测量的物理量是____________、___________、___________、__________。 实验中要多次测量，其目的是____________________________。 （3）小明同学在调节杠杆水平位置平衡时，发现杠杆的右端翘起，如图1所示。此时，他可以调节右端的螺母，使它向______(填“左”或“右”)移动；或者调节左端螺母，使它向_______移动，使杠杆在_______位置平衡。 （4）操作时，把钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的________或在杠杆上的________，使杠杆在______位置平衡，在该位置平衡的目的是__________________________________。 （5）该同学在实验中得出三组数据(见下表)。 实验次数 动力L1(牛) 动力臂L1(厘米) 阻力F2(牛) 阻力臂L2(厘米) 1 2 5 1 10 2 3 6 2 9 3 4 10 8 5 根据它的实验结果可以归纳出：杠杆的平衡条件是________________________________ ____________________________________。 ( 图2 )3．小红和几个同学课后想利用实验验证“杠杆的平衡条件”。小红用手支撑杠杆后，在支点两侧挂的钩码如图2所示，如果此时小红不再支撑杠杆，杠杆不能静止在水平位置。同学们给出了自己的判断和建议： ①小红说，把右侧的钩码减掉一个，杠杆就平衡了。 ②小林说，把左侧的钩码向左移动一格，杠杆就平衡了。 ③小健说，在左侧的钩码下增加一个钩码，杠杆就平衡了。 ④小东说，在右侧的钩码下增加一个钩码，并向左移动一格，杠杆也可以平衡。 你认为，给出正确判断和建议的同学是：______________（填序号）。 ★4．在图3中，挂在杠杆上的钩码重力为0.5牛。如图2（a）所示，当弹簧测力计沿竖直向上的方向拉时，杠杆静止在水平位置，这时弹簧测力计的示数Fa＝___________牛。若弹簧测力计沿斜向上的方向拉时，如图3（b）所示，仍使杠杆静止在水平位置，弹簧测力计的示数为Fb，则Fb________Fa(选填“大于”、“小于”或“等于”)。【4．1．2．3B】 ( （a） 图 3 （b） ) ★★5．拓展思考：如图4所示，小明同学在“探究杠杆平衡的条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。【4．1．2．3B】 （1）小明同学经过实验，获得了下述数据：【4．1．2．2B】 动力F1／N 动力臂Ll／cm 阻力F2／N 阻力臂L2／cm 4 5 5 4 根据表中数据他得出结论：杠杆的平衡条件是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”，和同学交流时，同学们认为他的实验有问题，你认为他的实验过程中存在哪些问题？ ______________________________________________________________________。 ( 图 4 )（2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明同学利用如图4示装置进行验证，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆的平衡条件不相符。其原因是：_____________________________________________________________。 说明： 作业A：无★标识的题目，完成时间约为15分钟； 作业B：作业A＋标注★的题目，完成时间约为20分钟； 作业C：标注★★的题目，建议学有余力的学生参与。 4．1．3杠杆平衡条件应用 班级________________学号________________姓名________________ 【学习目标】 4．1．3．1理解杠杆平衡条件；（B） 4．1．3．2能应用杠杆平衡条件进行有关计算；（B） 4．1．3．3知道杠杆平衡条件在生活中的应用；（B） 4．1．3．4会根据力臂画出使杠杆平衡的力的示意图。（B） 【学习检测】 ( 图1 )1．如图1所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同。在下列各情况中，杠杆还能保持平衡的是 （ ）【4．1．3．1B】 A．左右钩码各向支点移一格 B．左右各减少一个钩码 C．左右各减少一半钩码 D．左右各增加两个钩码 2．如图2所示，若分别用三个力F1、F2、F3拉杠杆的一端，使杠杆在此位置保持平衡。三个力中，最小的力是 （ ）【4．1．3．1B】 A．F1 B．F2 C．F3 D．三个力都一样 ( O 1 2 G 图2 图3 ) 3．如图3所示，当弹簧测力计从位置1运动到位置2时，杠杆始终在水平位置平衡，测力计的示数将 （ ）【4．1．3．1B】 A．不断增大 B．不断减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 ( A B O 图4 )4．如图4所示，OB为轻质杠杆，OA＝60厘米，AB＝20厘米，在杠杆的B端挂一个所受重力为90牛的重物。求：要使杠杆在水平位置上平衡，在A点施加的最小力的大小和方向。【4．1．3．2B】 ★5．请用力的图示法，在如图5中挂上1个钩码，使弹簧测力计示数最大。【4．1．3．1B】 ( 图 5 ) ( O L 1 )★6．在如图6中杠杆处于静止状态，请根据杠杆平衡条件分别画出杠杆的力臂L1所对应的力F1。【4．1．3．4B】 ( 图6 ) ( 图7 B )★★7．如图7所示，某小区门口设置一个粗细均匀的栏杆，该栏杆可以绕O点转动，栏杆长4米，BO=5AO，如果在A处沿竖直方向施加约150牛的力，栏杆恰好在水平位置平衡，求栏杆自身的重力。【4．1．3．2B】 ( （a） 图 8 （b） )★★8．拓展思考：水暖工王师傅臂力过人，号称“大力士”。一天，他找来了扳手想把螺丝拧下来，可是费了很大劲就是拧不动，如图8（a）所示。王师傅的身边还有一个套筒和一根粗绳，如图8（b）所示。请你帮助王师傅选择一种来解决问题。【4．1．3．3B】 （1）你选择的器材： _________________________________________________________________________； （2）具体方法： _________________________________________________________________________； （3）你这样做的理由： _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。 说明： 作业A：无★标识的题目，完成时间约为15分钟； 作业B：作业A＋标注★的题目，完成时间约为20分钟； 作业C：标注★★的题目，建议学有余力的学生参与。 4．1．4杠杆的分类与应用 班级________________学号________________姓名________________ 【学习目标】 4．1．4．1知道杠杆的分类；（A） 4．1．4．2知道杠杆在生活中的应用；（A） 4．1．4．3能运用杠杆平衡原理解决实际问题。（B） 【学习检测】 1．动力臂大于阻力臂的杠杆属于__________杠杆，它的特点是______省距离，但_____省力（选填“能”或“不能”）。动力臂小于阻力臂的杠杆属于_________杠杆，它的特点是______省距离，但_____省力（选填“能”或“不能”）。【4．1．4．1A】 2．如图1所示的各种工具，在使用时属于省力杠杆的是______________；属于费力杠杆的是_________________；属于等臂杠杆的是_____________。（均选填字母）【4．1．4．2A】 ( （a） （b） （c） （d） （e） 图1 ) 3．如图2（a）是一种拉杆式书包，相当于一个_______杠杆（选填“省力”或“费力”）。若按图2（b）拉起重力为60牛的书包，动力臂为阻力臂的3倍，要使该杠杆平衡，则竖直向上的拉力F为_______牛。【4．1．4．2A】 ( （a） 图2 （b） 图3 ) ★4．如图3所示，大李和小李用一根均匀的木棒抬重物。大李为了减轻小李的负担，他可以（写出一种合理的做法）____________________________________________________；假如大李要承担3/5的力，那么，小李的肩头到重物挂点O的距离与大李的肩头到重物挂点O的距离之比为_______________。【4．1．4．3B】 ★5．如图4所示是一个指甲刀的示意图；它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成。用这把指甲刀剪指甲时，下面说法中正确的是 （ ）【4．1．4．2B】 A．三个杠杆都是省力杠杆 ( 图4 )B．三个杠杆都是费力杠杆 C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆 D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆 ★6．如图5所示，用螺丝刀撬起图钉．请在图上画出螺丝刀受到图钉阻力F2的力臂；并画出作用在螺丝刀柄上A点的最小动力F1的示意图。【4．1．4．2B】 ( 图5 ) ( 图6 )★7．如图6所示是学校厕所储水槽的装置示意图，其中活塞P因受到水的压力而将出水口堵住，ABC为一金属杆，A点系有一根细绳，当用力向下拉动金属杆的A端时，堵住出水口的活塞P被拉起，使得槽内的水冲下。已知A、B两点间的水平距离为15厘米，A、C两点间的水平距离为35厘米。活塞刚被拉起冲水时，细绳CP上的拉力为6牛。求：此时作用在A点竖直向下的拉力F。【4．1．4．3B】 ( O 1 O 2 乙 B C G A 60cmm 5cm 甲 图 7 D ) ★★8．拓展训练：图7甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图7乙所示是两个杠杆组合的示意图。桶盖的重力为10牛，脚踏杆和其它连接杆的质量不计，脚踏杆AO1=24厘米，O1B=18厘米，桶盖和连接杆的尺寸如图7乙所示。把桶盖顶起，脚对踏板A处的压力至少为多大？【4．1．4．3B】 说明： 作业A：无★标识的题目，完成时间约为20分钟； 作业B：作业A＋标注★的题目），完成时间约为25分钟； 作业C：标注★★的题目，建议学有余力的学生参与。 §4．1简单机械 4．1．5滑轮 班级________________学号________________姓名________________ 【学习目标】 4．1．5．1理解定滑轮不能省力，但可以改变用力方向；（B） 4．1．5．2理解定滑轮的实质与作用；（B） 4．1．5．3知道滑轮在生产生活中的应用，能用滑轮分析解决简单的实际问题。（C） 【学习检测】 1．如图1滑轮是周边有________，能够围绕_____________转动的轮子。【4．1．5．1A】 2．滑轮可看作是一个变形的杠杆，如图2的A所示的滑轮为_________杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”)。其使用优点是_____________________________【4．1．5．2A】 ( 图1 图2 ) 3．使用时，________________________________的滑轮叫做动滑轮。图3中的________为动滑轮（选填“a”或“b”）。提升重物时，如果两边绳子平行，动滑轮可以看作是一个___________为_____________两倍的杠杆，使用它可以_______________，但不能改变____________。【4．1．5．2A】 ( F 2 G F 1 G （a） 图3 （b） 图4 A F F A 甲 乙 ) 4．为了水平移动平面上的物体A，可以使用滑轮。对如图4所示的滑轮两种用法，以下论断正确的是 （ ）【4．1．5．1A】【4．1．5．2A】 A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B．乙是动滑轮，使用时可以省力 C．甲是定滑轮，使用时可以省力 D．乙是定滑轮，使用时不能省力 ( A C B 图5 图6 )5．如图5所示，滑轮的重力和摩擦不计。当分别用力匀速提起物体A和B时，FA和FB都为200牛，则GA＝_________牛；GB＝_________牛。【4．1．5．1B；4．1．5．2B】 6．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子。如图6所示是现在演电影场景中模仿古时护城河而设计的一个吊桥，在拉起吊桥过程中下列说法错误的是 （ ）【4．1．5．3A】 A．吊桥是省力杠杆 B．B点是吊桥的支点 C．滑轮起到省力的作用 D．滑轮起到改变用力方向的作用 7．工人用动滑轮匀速向上提升重物如图7，物体B重100牛，滑轮A重5牛。若物体在2秒内匀速提升1米，则拉力为__________牛，绳端移动的距离为_________米，物体上升的速度为____________米/秒。【4．1．5．3B】 ( 图8 图7 B ) ★8．如图8所示，物体A以2厘米/秒的速度，在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F=__________牛，物体A受到的摩擦力f=________牛，2秒内物体移动的距离为_______厘米，拉力的作用点移动的距离为_______厘米。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦）【4．1．5．3B】 ★9．用一个滑轮提升重为 100 牛的重物，若不计滑轮的重力及摩擦，则拉力大小和方向可能为 （ ) 【4．1．5．1B】【4．1．5．2B】 ① 大小为 50 牛，方向竖直向下； ② 大小为 50 牛，方向竖直向上； ③ 大小为 100 牛，方向竖直向上； ④ 大小为 100 牛，方向竖直向下． A．① ② B．③ ④ C．① ③ D．② ④ ( （a） （b） （c） （d） 图9 )★10．小明同学探究“定滑轮的使用特点”，所用的每个钩码均重1牛。【4．1．5．1B】 （1）如图9（a）所示，他先用弹簧测力计直接测出两个钩码的重力为___________牛；若通过定滑轮匀速提起钩码时，弹簧测力计的读数为___________牛。 比较图9 (a)、（b）两图的操作和测量结果可得：使用定滑轮提起重物___________，但可以改变___________的方向。 （2）改变拉弹簧测力计的方向，在图9（c）中，弹簧测力计的读数为___________牛；在图9（d）中，弹簧测力计的读数为___________牛。 比较图9(b)、（c）(d)三图的操作和测量结果可得：使用定滑轮提起重物，沿不同方向的拉力大小______________________。 ( 图10 )★11．小刘同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图10所示，请仔细观察图中的操作和测量结果（不计滑轮的重力），然后归纳得出初步结论。【4．1．5．2B】 （1）比较A、B两图可知：_______________ ________________________________________。 （2）比较B、C两图可知：_______________ ______________________________________。 ★★12．如图11所示，滑轮的重力和绳子的摩擦不计，重力为80牛的物体在水平地面上做匀速直线运动，物体与地面之间的滑动摩擦力为10牛，则拉力F为（ ）【4．1．5．3C】 ( F A 图11 图12 )A．80牛 B．40牛 C．20牛 D．10牛 ★★13．思考与分析：如图12所示，若滑轮的挂钩对天花板的拉力为20牛，滑轮的重力为2牛，B物体重力为30牛。试分析，滑轮与物体A、B三者分别的受力情况。【4．1．5．3C】 说明： 作业A：无★标识的题目，完成时间约为20分钟； 作业B：作业A＋标注★的题目，完成时间约为25分钟； 作业C：标注★★的题目，建议学有余力的学生参与。 第12页（共11页） 学科网（北京）股份有限公司 $$初二物理（新授课） 参考答案 §4．1简单机械 4．1．1 认识杠杆 1.力；固定点；支点 ；作用在杠杆上使杠杆转动；作用在杠杆上阻碍杠杆转动；相反2.支点；动力作用线；L1；支点；阻力作用线；L2； 3.C 4.A 5.B 6. ★7.A； ★8.B。 ★★9.略。 4．1．2探究杠杆平衡的条件 1.静止；匀速转动；处于平衡状态。 2.（1）钩码；弹簧测力计；（2）动力；动力臂；阻力；阻力臂；得出普遍规律；（3）右；右；水平位置；（4）个数；位置；在水平位置平衡；便于直接从杠杆上读出力臂的大小；（5）杠杆平衡时，动力动力臂=阻力阻力臂。 3. ①②④。 ★4. 1；大于。 ★★ 5. （1）实验数据太少；不同的物理量不能加减运算；实验数据比较特殊；（2）杠杆自身重力的影响。 4. 1. 3 杠杆平衡条件的应用 1. C。 2. C。 3. D。 4. 120牛；竖直向上。 ★6. ★6. ★★7. 75牛 。 ★★ 8. （1）套筒（2）将套筒套在扳手手柄上，用握住套筒末端用力；（3）根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂一定情况下，动力臂越长越省力。 4．1．4 杠杆的分类与应用 1. 省力；不能；费力；能；不能。2. （a）(b) (c)；（e）；（d）。3. 省力；20。 ★4. 向O点靠近  ；3：2。 ★5. C ★6. ★7. 作用在A点竖直向下的最小拉力 F1= = =8牛。 ★★ 8. 52.5牛。 4．1．5滑轮 1．槽，中心轴。 2．等臂；改变用力方向。 3．滑轮随物体一起移动，a，动力臂，阻力臂，省一半的力，用力方向。 4．B。 5．400,200。 6．C。 7．52.5，2，0.5。 ★8．3，6，4，8。 ★9．D。 ★10．(1)2，2，不省力，用力。(2) 2，2，相等。 ★11．（1）使用动滑轮竖直向上匀速提起重物时，可以省力，但不能改变用力的方向， （2）使用动滑轮竖直向上匀速提起重物时，绳子自由端移动的距离是重物移动距离的2倍。 ★★12．C。 ★★13．（略） 第2页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $$