12.1　杠杆.（课件）-2024-2025学年人教版八年级物理下册

第1节　杠杆 第十二章 简单机械 第十二章　简单机械 第1节　杠杆 新知梳理 应用示例 课堂小结 课堂反馈 全品初中 一、杠杆 一根硬棒,在力的作用下能绕着　　　　　转动,这根硬棒就是一个杠杆。  [点拨]“硬”的含义是指不考虑发生形变的理想情况,杠杆是一种理想模型。 固定点 解析 新知梳理 二、杠杆的五要素 1.支点:如图12⁃1⁃1所示,杠杆可以绕其转动的点　　　。  2.动力:使杠杆转动的力　　　　。  3.阻力:阻碍杠杆转动的力　　　　。  4.动力臂:从　 的 距离l1。 5.阻力臂:从　 的 距离l2。 图12-1-1 O F1 F2 支点O到动力F1作用线 支点O到阻力F2作用线 解析 新知梳理 [说明](1)支点一定在杠杆上,可以在杠杆一端,也可以在杠杆中间的某点。(2)动力和阻力是相对而言的,可以根据问题的需要来设定,动力和阻力使杠杆转动的方向相反,但动力和阻力的方向不一定相反,动力和阻力可以在支点异侧,也可以在支点同侧。(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。力臂可以不在杠杆上。若力的作用线恰好通过支点,则其力臂为零,该力不影响杠杆的转动。 解析 新知梳理 三、杠杆力臂的画法 力臂作图步骤 (1)在杠杆的示意图上,确定支点O。 (2)画好动力作用线及阻力作用线,画的时候有时要用虚线将力的作用线延长。 (3)从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,从支点到垂足的距离就是力臂,在旁边标上字母l1或l2,分别表示动力臂或阻力臂。 解析 新知梳理 [归纳]力臂的画法,可以通过下面简单的顺口溜记忆:一找点,二画线,三作垂线段。 解析 新知梳理 四、探究杠杆的平衡条件(杠杆原理) 1.理解杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下______时,我们就说杠杆平衡了。  静止 解析 新知梳理 2.探究杠杆的平衡条件 实验思路:探究杠杆的平衡条件,就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系。容易想到:杠杆支点两侧所受的动力、阻力,以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡,所以应该找出这四个量之间的关系。先保持杠杆一侧的两个量不变,如左侧的阻力和阻力臂,改变另一侧的两个量,即右侧的动力和动力臂。然后保持右侧的动力和动力臂不变,改变左侧的阻力和阻力臂。综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。 解析 新知梳理 实验过程: (1)调节杠杆两端的螺母,使杠杆保持水平并静止,达到平衡状态。(不挂钩码,空载平衡) (2)如图12⁃1⁃2所示,给杠杆两侧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。这时杠杆两侧受到作用力的大小等于各自钩码所受重力的大小。 把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1,左侧钩 码对杠杆施的力记为阻力F2,测出杠杆平衡时 的动力臂l1和阻力臂l2。(悬挂钩码,负载平衡) 图12-1-2 解析 新知梳理 (3)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。 (4)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。 3.实验结论:杠杆的平衡条件是　　　　　　　　　　　 ,写成公式为　　　 　　或　　　　　。 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 解析 新知梳理 4.评估与交流 (1)探究前调节杠杆平衡的技巧:左高向左调,右高向右调。 (2)实验前,调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是消除 　　　　　　对实验的影响;实验时,两侧挂上不同数量的钩码,调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是便于直接从杠杆上读出　　　　　　　。  (3)实验中改变钩码的个数或位置进行多 次实验,防止得出的结论具有偶然性。 杠杆自重 力臂的大小 解析 新知梳理 五、杠杆的分类(三种杠杆) 杠杆类别 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂关系 l1　　　l2  l1　　　l2  l1　　　l2  力的关系 F1　　　F2  F1　　　F2  F1　　　F2  优、缺点 　省　　　但费 　 　 　  　费　　　但省 　　 　  　既不省力也不费力,既不省距离也不费距离 生活实例 　撬棒、钳子、羊角锤、铡刀、独轮车、刹车系统 　镊子、筷子、钓鱼竿、缝纫机脚踏板 托盘天平 > < = < > = 力 距离 力 距离 解析 新知梳理 类型一　利用杠杆的五要素作图 例1 (2024枣庄)用手提起重物时,前臂可简化为杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下,绕肘关节(支点O)转动,如图12⁃1 ⁃3所示,请在图乙中画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。 [答案] 如图所示 图12-1-3 解析 应用示例 例2 如图12⁃1⁃4所示,利用杠杆AOB撬动重物M,O为杠杆支点,l1为杠杆的动力臂,现杠杆在水平位置平衡。 (1)作出杠杆动力F1的示意图; (2)作出重物M对杠杆压力F2的示意图。 [答案] 如图所示 图12⁃1⁃4 解析 应用示例 [方法指导] 力和力臂的画法 力臂是从支点到力的作用线的距离,画力臂就是画从支点到力的作用线的垂线段。 (1)根据已知力画对应力臂的步骤 解析 应用示例 (2)根据已知力臂画对应力的示意图的步骤 解析 应用示例 类型二　杠杆的平衡条件 例3 (2023永州)小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件,实验使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。 图12-1-5 解析 应用示例 (1)当杠杆静止时如图12⁃1⁃5甲所示,为了方便测量力臂,需要调节杠杆在水平位置平衡,应当将杠杆的平衡螺母向______　　　(选填“右”或“左”)调节。 右 解析 应用示例 (2)在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置 平衡,得到实验数据如表。 分析表中的数据,得到杠杆的平 衡条件是　　　 　　。(用字 母表示)  次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 15.0 1.5 10.0 3 1.5 10.0 0.5 30.0 ……         F1l1=F2l2 解析 应用示例 (3)本次探究经过多次实验的目的是　　　　。  A.减小实验误差 B.寻找普遍规律 次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 15.0 1.5 10.0 3 1.5 10.0 0.5 30.0 ……         B 解析 应用示例 (4)如图乙所示,将A、B位置的钩码个数都减少一个,杠杆将会　　　　　(选填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)。  (5)如图丙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C,杠杆都在水平位置平衡,弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa,在b位置斜向上的拉力为Fb,则Fa　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)Fb。 右端下沉 小于 解析 应用示例 [实验点拨] (1)杠杆平衡是指杠杆静止不动或匀速转动。 (2)实验前调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了消除杠杆自身重力对实验的影响。 解析 应用示例 类型三　杠杆平衡条件的应用 例4 (2024安徽)如图12⁃1⁃6甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为　　　　N。 50 图12-1-6 解析 应用示例 [方法指导] 利用杠杆平衡条件分析问题的步骤 (1)确定杠杆支点的位置; (2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图; (3)确定每个力的力臂; (4)根据杠杆平衡条件列出关系式并计算求解。 解析 应用示例 例5 如图12⁃1⁃7所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至水平位置B,在这个过程中,力F的大小将 (　　) A.不变　　　　 B.变小 C.变大 D.先变大后变小 图12-1-7 C 解析 应用示例 [方法指导] 利用杠杆平衡条件分析杠杆动态平衡问题 杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态。分析杠杆的动态平衡时,一般是动中取静,分别算出力、力臂改变后杠杆动力和动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积,用杠杆平衡条件进行比较、判断。 解析 应用示例 类型四　杠杆的分类 例6 (2024牡丹江)图12⁃1⁃8中工具属于费力杠杆的是 (　　) A 图12⁃1⁃8 解析 应用示例 [方法指导] 两种方法判断实际生活中杠杆的类型 方法一:首先寻找杠杆的支点、动力作用点、阻力作用点,进而粗略判断出动力臂和阻力臂的大小关系,得出杠杆的类型。 方法二:根据使用杠杆的目的进行判断,若是为了省力,则是省力杠杆;若是为了省距离,则是费力杠杆。 解析 应用示例 类型五　最小力的作图问题 例7 (2024长沙)为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图12⁃1⁃9所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。 图12-1-9 [答案] 如图所示 解析 应用示例 [方法指导] 最小力作图 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知:阻力和阻力臂一定时,动力与动力臂的大小成反比,即动力臂越长,动力就越小。所以要作出最小动力,需先作出最长动力臂,再根据最长动力臂作出相应的最小动力。具体步骤如下: 解析 应用示例 解析 课堂小结 [认识杠杆及杠杆的平衡条件] 1.物理学中,将在　　　　的作用下能绕　　　　　转动的 　　　　棒称为杠杆。杠杆可以是直的,也可以是弯曲的。下列仪器或工具在使用过程中,属于杠杆的是　　　　(填序号)。  ①量筒　②剪刀　③烧杯　④试管夹　⑤托盘天平　⑥弹簧测力计 力 固定点 硬 ②④⑤ 解析 课堂反馈 A 2.如图21⁃1所示是用螺丝刀撬图钉的示意图,其中O点是 　　　　,F1是　　　　,F2是　　　　,l1是　　　　　,l2是 　　　 　。 图21⁃1 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 解析 课堂反馈 A 3.下列说法中正确的是 (　　) A.支点一定在动力作用点和阻力作用点之间 B.杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和 C.支点、动力作用点和阻力作用点一定都在杠杆上 D.从支点到动力作用点的距离叫动力臂 C 解析 课堂反馈 A 4.如图21⁃2所示,钓鱼时,钓鱼竿可看成一个杠杆。 图21⁃3中能正确表示其支点O、动力F1和阻力F2 的是 (　　) 图21-2 图21-3 B 解析 课堂反馈 A 5.如图21⁃4所示,杠杆处于水平平衡状态,若在A处再加一个同样的钩码,要使它重新恢复平衡,则必须 (　　) A.在B处加一个同样的钩码 B.将B处的钩码移至C处 C.在B处加一个同样的钩码后再移至C处 D.B处的钩码位置不动 B 图21⁃4 解析 课堂反馈 A 6.如图21⁃5所示,一名同学在做俯卧撑,如果把人的躯干看成一个杠杆,该杠杆的支点是　　　　(填图中字母)点,动力是 　 　　　　　　　　(选填“手掌对地面的压力”或“地面对手掌的支持力”),阻力是　　　　　　　　。  图21-5 B 地面对手掌的支持力 人自身的重力 解析 课堂反馈 A 7.如图21⁃6所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥ AB、AC⊥OB。线段　　　　(选填“OA”或“AC”)为力F的力臂。  图21-6 OA 解析 课堂反馈 A 8.如图21⁃7所示,杠杆在动力F1和阻力F2的作用下保持平衡,请画出动力臂l1和阻力臂l2。 图21-7 [答案] 如图所示 解析 课堂反馈 A 9.利用如图21⁃8所示的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。请按要求完成下列问题: (1)如图甲所示,杠杆静止时处于　　　　(选填“平衡”或“非平衡”)状态。  (2)为使图甲中杠杆在水平位置平衡, 应将平衡螺母向　　　　(选填“左” 或“右”)端调节。  图21-8 平衡 左 解析 课堂反馈 A (3)杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图乙所示,若用弹簧测力计在杠杆A点竖直向上拉,在B点挂6个重力均为0.5 N的钩码,杠杆　　　　(选填“能”或“不能”)保持水平平衡。 能 解析 课堂反馈 A 10.如图21⁃9所示是拉杆式旅行箱的示意图,箱体长为1 m。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重力为210 N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F为多少牛? 图21-9 [答案]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得,竖直向上的拉力为F==G=×210 N= 70 N。 解析 课堂反馈 A [杠杆的分类及应用] 1.动力臂小于阻力臂的杠杆是　　　　杠杆;动力臂大于阻力臂的杠杆是　　　　杠杆;动力臂等于阻力臂的杠杆是 　　　　杠杆。(均选填“省力”“费力”或“等臂”)  费力 省力 等臂 解析 课堂反馈 B 2.如图21⁃10所示是杠杆在生活中的应用,其中属于省力杠杆的是　　　　,属于费力杠杆的是　　　　,属于等臂杠杆的是　　　。(均填字母)  图21⁃10 BD A C 解析 课堂反馈 B 3.生活处处皆物理,同样的物品可以有不同的用处,比如图21⁃ 11中的筷子,小刚喝汽水时用其来起瓶盖是为了省　　　　,用其夹菜是为了省　　　　。 图21⁃11 力 距离 解析 课堂反馈 B 4.如图21⁃12所示,要使杠杆处于平衡状态,作用在A点的四个力中,最小的是 (　　) A.F1 B.F2 C.F3 D.F4 图21⁃12 C 解析 课堂反馈 B 5.“节约用水,人人有责”。如图21⁃13甲所示是用水后及时关闭水龙头时的情境,水龙头手柄可看成一个杠杆,请你在图乙所示的示意图中画出阻力臂l2,并画出施加在A点的最小动力F1及其力臂l1。 图21⁃13 [答案] 如图所示 解析 课堂反馈 B 6.如图21⁃14所示,在轻质杠杆OB的B端挂一个质量为10 kg的物体,OA为0.4 m,AB为0.2 m。若使杠杆在水平位置保持静止,求作用在A点最小的力F的大小及方向。(g取10 N/kg) 图21⁃14 解析 课堂反馈 B [答案]物体的重力为G=mg=10 kg×10 N/kg=100 N; 阻力和阻力臂不变,在A点施加一个力F,则OA为力臂时最大,动力最小,方向垂直于杠杆竖直向上,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得, F×OA=G×OB, 则F===150 N。 解析 课堂反馈 B 谢 谢 观 看！ 全品初中 $$