第12章　第1节　杠杆（课件）-2024-2025学年人教版八年级物理下册

第十二章　简单机械 第1节　杠杆(第2课时) 返回首页 课程标准(2022年版) 本节要点 3.2.4　能说出人类使用的一些机械.了解机械的使用对社会发展的作用. 1.了解杠杆的平衡条件及杠杆的一些应用. 2.能按省力、费力和等臂对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆.(重点) 3.会探究杠杆的平衡条件，会用杠杆的平衡条件进行相关计算.(重、难点) 返回首页 生活中的杠杆 1. 等臂杠杆：动力臂 阻力臂，这类杠杆的特点是不省力，也不省距离，如天平(图甲). 等于　 返回首页 2. 省力杠杆：动力臂 阻力臂，这类杠杆的特点是 ⁠力，但 距离，如核桃夹(图乙). 3. 费力杠杆：动力臂 阻力臂，这类杠杆的特点是 ⁠力，但 距离，如赛艇的桨(图丙). 大于　 省　 费　 小于　 费　 省　 返回首页 [物理观念]如图所示，下列工具中属于费力杠杆的是(　B　) A. 开瓶起子 B. 镊子 C. 钢丝钳 D. 独轮车 B 返回首页 A. 图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B. 图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂 的牵引力是阻力 C. 图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D. 图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 变式1　(2024·烟台中考)骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的.下列关于人体中的杠杆说法正确的是(　D　) D 返回首页 【解析】用手托重物时，肘关节处可以视为支点，肱二头肌对前臂的牵引力使得杠杆转动，是动力，由题图甲知，动力臂小于阻力臂，因此手托重物时，可视为费力杠杆，故AB错误；由题图乙可知人踮脚时绕着O点转动，腓肠肌对足部骨骼的牵引力F1使得杠杆转动，是动力，动力臂大于阻力臂，可视为省力杠杆，故C错误、D正确. 返回首页 　 杠杆的分类 杠杆类型 力臂关系 平衡时力的关系 优缺点 应用 省力杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力，费距离 撬棍、电工钳、剪铁剪刀、起子、羊角锤、扳手、核桃夹等 费力杠杆 l1＜l2 F1＞F2 省距离，费力 筷子、钓鱼竿、镊子、扫帚等 等臂杠杆 l1＝l2 F1＝F2 不省力，不省距离 天平、定滑轮等 返回首页 杠杆平衡条件的应用与计算 [物理学与日常生活]晚饭后，妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示.图中的转轴相当于杠杆的 ⁠ ，妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴 (选填“远”或 “近”)；若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈 妈的位置不变)，为了保持跷跷板水平 平衡，小涛应适当 (选填“远 离”或“靠近”)转轴. 支 点　 远　 靠近　 返回首页 变式2　用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀的轴O处靠近，这样做是为了(　C　) A. 减小阻力 B. 增大动力臂，从而更省力 C. 减小阻力臂，从而更省力 D. 更省距离 C 返回首页 (回归教材)搬运砖头的独轮车，使用时可视为杠杆，其支点为车轮的车轴处“O”，动力臂、阻力臂数据如图所示，物体和车的总重G为1 200 N. 请解答以下问题： (1)求推车时人手向上的力F的大小； 解：(1)由题图可知，动力臂l1＝1.5 m， 阻力臂l2＝0.5 m，由题知重力G＝1 200 N 由杠杆的平衡条件可得Fl1＝Gl2 人手向上的力F＝＝＝400 N 答：(1)推车时人手向上的力F的大小为400 N； 返回首页 (2)若人手向上的力F'为300 N，求手应该水平向右移动的距离(假设车把足够长). 解：(2)动力F'＝300 N，由F'l1'＝Gl2得动力F’的力臂 l1'＝＝＝2 m 手向右移动的距离L＝l1'－l1＝2 m－1.5 m＝0.5 m 答：(2)手应该水平向右移动的距离为0.5 m. 返回首页 变式3　[物理学与日常生活]如图所示，小华正在做俯卧撑，可以将他的身体看成一个杠杆，O为支点，A为他的重心，相关长度已在图中标明，已知他的质量m＝60 kg.(g取10 N/kg)求： 返回首页 (1)小华受到的重力G； 解：(1)小华受到的重力 G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N 答：(1)小华受到的重力为600 N； (2)动力F的力臂l1和阻力G的力臂l2； 解：(2)由题图知，动力F的力臂l1＝100 cm＋50 cm＝150 cm＝1.5 m 阻力G的力臂l2＝100 cm＝1 m 答：(2)动力臂l1为1.5 m，阻力臂l2为1 m； 返回首页 (3)双手的支持力F. 解：(3)根据杠杆的平衡条件可得Fl1＝Gl2 F×1.5 m＝600 N×1 m 解得双手的支持力F＝400 N 答：(3)双手的支持力F为400 N. 返回首页 杠杆的动态分析 如图所示，OA为一根轻质杠杆，OB长0.2 m，AB长 0.4 m，重物G＝30 N，拉力F作用在A点上，当杠杆水平平衡时，动力臂为 m，拉力F为 N；保持拉力F与杠杆垂直，使杠杆缓慢地由A位置放至C位置，此过程中拉力F将 (选填“变大”“变小”或“不变”). 0.6　 10　 变小　 返回首页 　　保持拉力F与杠杆垂直，所以整个过程中动力臂不变，阻力等于物体的重力，也不变，由F1l1＝F2l2可知，只要找到阻力臂的变化，就可以判断此过程中拉力F的变化. 返回首页 变式4　如图所示，轻质杠杆OA的中点悬挂一个重为60 N的物体，在A端施加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是 N；保持拉力F的方向不变，将杠杆从A位置缓慢地提升到B位置的过程中，力F的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”). 30　 不变　 返回首页 1. [物理学与日常生活](2024·临沂中考改编)2023年9 月24日，中国组合邹佳琪、邱秀萍在赛艇女子轻量级 双人双桨决赛中夺冠，斩获杭州亚运会首金.如图所 示，赛艇的桨可视为杠杆，下列工具正常使用时，与 桨属于同类杠杆的是(　A　) A A. 用食品夹夹食物 B. 用钢丝钳剪铁丝 C. 用羊角锤拔钉子 D. 用榨汁器榨果汁 返回首页 2. [物理观念](回归教材)如图是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，其中，ABC是 ⁠ 杠杆；OED是 杠杆；OBD是 杠杆.(均选填“省力”“费力”或“等臂”) 省力 费力　 费力　 返回首页 3. 如图所示，室内垃圾桶应关闭桶盖防止垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启.根据室内垃圾桶的结构示意图可确定桶中有 个杠杆起作用，其中省力杠杆是 .若DE∶EF＝1∶5，BC∶OC＝1∶4，桶盖的重力为5 N，重心在O点，为了能顶起桶盖，人脚在F点施加的作用力为 N. 2　 DEF　 4　 返回首页 4. [科学思维]如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150 N的物体，拉力F沿水平方向，当θ＝45°时，拉力 F＝ N. 若保持拉力沿水平方向不变，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将 (选填“变大”或“变小”). 150　 变大　 返回首页 5. (2024·茂名月考改编)用如图所示的均匀杠杆提升重物，已知OA＝2OB，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢匀速提升到一定高度的过程中，判断正确的是(　C　) A. F先变大，后变小 B. F先变小，后变大 C. F保持不变 D. 该杠杆是费力杠杆 C 返回首页 【解析】如图所示，由杠杆平衡条件得Gl2＝Fl1，即，由图中相似三角形可得；则，所以F＝G，可知该杠杆是省力杠杆；由于物体的重力G不变，则F不变，故C正确、ABD错误. 返回首页 6. 如图是用道钉撬撬道钉的情景.道钉撬可视为以O为支点的杠杆，若动力F1为200 N，动力臂l1为1.2 m(图中未画出)，l2为0.06 m，不计道钉撬自身重力. (1)在图中画出动力臂l1； 答案图 如图所示： 返回首页 (2)求道钉对道钉撬的阻力F2的大小. 解：由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2得，道钉对道钉撬的阻力 F2＝＝＝4 000 N 答：略. 返回首页 $$ 第十二章　简单机械 第1节　杠杆(第1课时) 返回首页 课程标准(2022年版) 本节要点 2.2.6　知道简单机械.探究并了解杠杆的平衡条件. 1.了解杠杆的概念，能辨认出生活中简单的杠杆，能找到它们的支点. 2.理解杠杆的概念，能准确作出杠杆的力臂.(重点) 3.通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件.(重、难点) 返回首页 杠杆及杠杆的五要素 杠杆的定义：如图所示，一根 ，在 ⁠的作用下能绕着 转动，这根硬棒就是杠杆. 硬棒　 力　 固定点　 返回首页 五要素 物理含义 支点 杠杆可以绕其转动的点，用“O”表示 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点O到动力F1作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂 从支点O到阻力F2作用线的距离，用“l2”表示 返回首页 [物理观念]如图所示的杠杆中，所画F的力臂正确的是(　D　) D 返回首页 变式1　下列图示中，所画F1的力臂正确的是(　D　) D 返回首页 如图是用钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2. 答案图 如图所示： 返回首页 变式2　如图所示，该杠杆处于平衡状态，画出力F1的力臂l1. 答案图 如图所示： 返回首页 如图所示，作出杠杆的动力臂l1与阻力臂l2. 答案图 如图所示： 返回首页 变式3　 　[传统文化]图甲是古代农民“舂米”的工具，其活动部分是一个杠杆，如图乙所示.请你画出动力F1、阻力F2的力臂l1、l2. 答案图 如图所示： 返回首页 力臂的作图步骤 找点、找线、作垂线、标字符(如图所示). 1. 先找支点的位置. 2. 沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线. 返回首页 3. 过支点作力的作用线的垂线，并标出垂直符号；标记垂线可以用“虚线＋大括号”表示(如图中l2所示)，也可以用“实线＋双箭头”表示(如图中l1所示). 4. 标出力臂的符号l1或l2. 返回首页 5. 注意事项： (1)力臂的画法与数学中的“点到直线的距离”的画法一致. (2)力的作用线的延长线或反向延长线要用虚线来画. (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，它是点到线的距离而不是点到点的距离. (4)力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则此力的力臂为零. 返回首页 杠杆的平衡条件 1. 杠杆的平衡状态： 状态. 2. 学生实验：探究杠杆的平衡条件. 实验器材：杠杆、钩码、铁架台和弹簧测力计. 静止　 返回首页 实验步骤： 实验前： (1)先将杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的 (方法：左倾右调、右倾左调)，使杠杆在 位置平衡，注意：实验过程中不能再调节 ⁠. (2)支点在杠杆的几何中心上，目的是消除杠杆 ⁠对平衡的影响. 平衡螺母　 水平　 平衡螺母　 自身重力　 返回首页 实验中： (3)在杠杆两端多次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 ⁠. (4)如图所示，设右侧钩码对杠杆的力为动力F1，左侧钩码对杠杆的力为阻力F2，测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2，把测出的数值填入表格中. 方便测量力臂　 返回首页 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 动力×动力臂(F1l1)/(N·m) 阻力×阻力臂 (F2l2)/(N·m) 1 2 3 返回首页 (5)保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1的大小，再做几次实验；保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，目的是 ⁠. 实验结论： ⁠ ⁠. 得到普遍规律　 杠杆平衡时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1l1＝ F2l2)　 返回首页 　在探究杠杆平衡条件的实验中： (1)实验前，将杠杆的中点置于支架上作为支点，其目的是 ⁠ .如图甲所示，此时杠杆处于 (选填“平衡”或“不平衡”)状态.为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节.调节杠杆在水平位置平衡是为了 ⁠. 消除杠 杆自重对实验的影响　 平衡　 右　 方便测量力臂　 返回首页 (2)杠杆水平平衡后，小明在图乙所示的A位置挂上2个钩码，这时应在B位置挂上 个相同的钩码，使杠杆在水平位置平衡；若A、B处各增加1个钩码，杠杆 ；若A、B各远离支点向外移动一格，杠杆 .(后两空选填“仍平衡”“A侧下沉”或“B侧下沉”) 4　 A侧下沉　 B侧下沉　 返回首页 (3)某同学在杠杆左、右两侧分别挂上不同数量的相同钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为他的做法是 (选填“正确”或“错误”)的. 错误　 返回首页 (4)小明在实验中记录了三次实验数据，如下表： 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 2.0 0.1 1.0 0.2 2 2.0 0.1 4.0 0.05 3 3.0 0.2 4.0 0.15 由实验数据可得杠杆的平衡条件是 (用字母表示). (5)测量多组数据的目的是 ⁠. F1l1＝F2l2　 得出普遍规律　 返回首页 (6)小明改用弹簧测力计在图丙中的C位置斜向下拉杠杆，若每个钩码重1 N，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数将 ⁠ (选填“大于”“等于”或“小于”)1 N. 大于 返回首页 【实验拓展】 (7)在进行探究杠杆的平衡条件的实验时，小明先在杠杆两侧挂钩码进行探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图丙所示.这样做不能达到的目的是 (填字母). A. 便于直接读出拉力的大小 B. 便于提供不同方向的拉力 C. 便于正确认识力臂 D. 便于测量力臂的大小 D　 返回首页 (8)某同学用图丁的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，得出的数据与小明得出的杠杆平衡条件不相符，其原因可能是 ⁠ ⁠. (9)如图戊所示，杠杆处于平衡状态，若每个钩码重0.5 N，则此时弹簧测力计的示数 (选填“大于”“等于”或“小于”)6 N. 杠杆自重 影响实验结果　 大于　 返回首页 (10)如图己所示，只有10个相同的钩码，没有弹簧测力计，当在A点挂3个钩码时，为了使杠杆重新水平平衡，请你设计出两种方案，并写在下面的横线上. ① ；② ⁠. 在D点挂6个钩码　 在E点挂4个钩码(或在F点挂3个钩码) 返回首页 　1.杠杆平衡：杠杆静止时处于平衡状态. 2. 实验前要调节平衡螺母，使杠杆水平平衡： 左低右调，右低左调.(注意：在实验中不能调 节平衡螺母) 3. 实验时，将杠杆几何中心作为支点，是为 了使杠杆的重心落在支点上，避免杠杆自重对实验的影响. 4. 实验过程中，调节杠杆水平平衡，是为了便于测量力臂. 5. 改变力的大小和力臂的长短多次实验的目的：使实验结论具有普遍性. 6. 保持杠杆水平平衡，弹簧测力计由竖直变为斜拉时，弹簧测力计的示数将变大，因为拉力的力臂变小了.(如图所示) 7. 结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 (或F1l1＝F2l2). 返回首页 返回首页 1. [物理观念]如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力.已知OA⊥AB、AC⊥OB. 则图中F的力臂是(　A　) A. OA B. AC C. OC D. AB A 返回首页 2. 如图所示，用力打开夹子的过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是(　A　) A 返回首页 3. [科学思维]如图所示，小猴与小兔一起发现一个胡萝卜，想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，小猴要左侧部分，小兔要右侧部分，则获取胡萝卜的大小情况是(　A　) A. 小猴多 B. 小兔多 C. 二者一样多 D. 无法判定 A 返回首页 【解析】胡萝卜处于水平平衡状态，如图所示，右侧部分重心离支点O较远，故力臂OB较大，左侧部分重心离支点O较近，故力臂OA较小；根据杠杆平衡条件GA×lOA＝GB×lOB，左侧胡萝卜重力GA大、右侧胡萝卜重力GB小，故小猴分得的萝卜多.故选A. 返回首页 4. [科学探究](2024·镇江中考)小明用如图所示装置探究杠杆的平衡条件，实验中杠杆始终保持水平平衡，此时弹簧测力计处于竖直方向，他发现弹簧测力计示数稍稍超过量程.为了完成实验，下列方案可行的是(　D　) A. 钩码的数量适当增加 B. 钩码的位置适当左移 C. 弹簧测力计转到图中虚线位置 D. 弹簧测力计位置适当向左平移 D 返回首页 5. (1)(回归教材)在图1中画出钳子工作时的动力臂和阻力臂. 答案图 如图所示： 返回首页 (2)(2024·汕头龙湖区期末)图2甲为潮汕地区“游神”活动中提花篮的情景，将花篮提杆当做杠杆，O为支点，请在图2乙中画出阻力F2的力臂. 答案图 如图所示： 返回首页 $$