11.1 杠杆 课件-2024-2025学年教科版物理八年级下册

第1课时 杠　杆 杠　杆 1.机械:人类在漫长的历史中创造了各种各样的工具,使工作更省力、更方便,这些工具统称为机械。 2.简单机械:人们将机械的各种构件归并为　 　、滑轮、轮轴、斜面、螺旋等,并把它们称为简单机械。 3.杠杆:杠杆是最简单的机械。只要在　 　的作用下能够绕 　 　转动的坚实物体都可以看作杠杆。 (1)支点:杠杆绕着转动的　 　。 (2)动力:使杠杆 　 　的力。 (3)阻力:　 　杠杆转动的力。 杠杆 力 支撑点 支撑点 转动 阻碍 关于杠杆,下列说法中正确的是 ( ) A.杠杆一定都是直棒 B.杠杆是最简单的机械 C.杠杆不一定要有支点 D.支点只能在杠杆的正中间 B 1.下列仪器或工具在使用过程中,属于杠杆的一组是 ( ) ①刻度尺　 ②筷子 　③量筒 　④镊子 ⑤托盘天平 　⑥温度计 A.①②③　　　　　　 B.①③⑤ C.②④⑤ D.④⑤⑥ C 杠杆平衡及杠杆的力臂 1.杠杆平衡:当动力和阻力对杠杆的转动效果　 　时,杠杆将处于　 　,这种状态叫作杠杆平衡。 注:杠杆的平衡不仅与动力和阻力的大小有关,还与力的作用点及力的作用方向有关。 2.力臂 (1)力的作用线:通过力的　 　沿力的作用　 的直线。 (2)力臂:从支点到力的作用线的距离。 (3)动力臂:从　 　到　 　的作用线的距离。 互相抵消 平衡状态 作用点 方向　 支点 动力 (4)阻力臂:从　 　到　 　的作用线的距离。 注:力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点到力的作用点的距离。 3.杠杆的五要素:如图所示,分析杠杆要从支点(O)、动力(F1)、阻力(F2)、动力臂(L1)和阻力臂(L2)五个方面来着手。 支点 阻力 按要求完成下列作图。 (1)如图甲所示,轻质杠杆可绕O点转动,请作出力F的力臂L。 如答案图所示 (2)如图乙所示,木杆在水平位置平衡,画出动力F的动力臂L。 如答案图所示 (3)如图丙所示,杠杆AB在力F1、F2作用下处于静止状态,L2是力F2的力臂,在图中画出力F1的力臂L1和力F2的示意图。 如答案图所示 2.(1)(2024·泰安)如图所示,O为杠杆支点,请画出F1的力臂并用字母L表示。 如答案图所示 (2)(2024·盐城)如图所示,画出用起子撬图钉的动力F1的力臂L1。 如答案图所示 (3)请在图中根据静止的杠杆的动力臂L1,画出动力F1的示意图。 如答案图所示 $$第2课时 杠杆的平衡条件及其分类 实验探究:杠杆的平衡条件 　 1.要点提示: (1)实验前,应调节杠杆在水平位置平衡,目的是:便于在杠杆上直接读取力臂;同时使杠杆的重心在支点上。 (2)杠杆调平方法:左高往左调,右高往右调。 (3)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性。 2.实验结论:杠杆平衡的条件: 动力×动力臂=　 　, 即　 　。 阻力×阻力臂 F1L1=F2L2 在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码的质量都相等。 (1)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆　 　(选填“平衡”或“不平衡”)。 (2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量　 　,同时使杠杆的重心在支点上。 平衡 力臂 (3)如图乙所示,若在A位置挂两个钩码,现有三个钩码,需挂在杠杆O点右侧第　 　格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。 (4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验。这样做的目的是　  　。 (5)如图丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数　 　(选填“变大”“不变”或“变小”)。 2 寻找普遍规律,避免偶然性 变大 如图所示,用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机,如果A处螺钉松脱,则支架会绕C点倾翻。已知AB长40 cm,AC长30 cm。室外机所受的重力为300 N,正好处在AB的中点。问: (1)A处螺钉的水平拉力为多少?(支架重力不计) 解:室外机重力臂:L2===0.2 m AC=30 cm=0.3 m (1)根据杠杆平衡条件得:GL2=FALAC 代入数据得:300 N×0.2 m=FA×0.3 m 解得:FA=200 N (2)若A处螺钉的水平拉力最大为400 N,则在室外机位置不变的情况下,室外机重力不能超过多少? (2)根据杠杆平衡条件得:G'L2=FA'LAC 代入数据得:G'×0.2 m=400 N×0.3 m 解得:G'=600 N (3)为了安全,对室外机在AB上安装的位置有什么要求? (3)根据杠杆平衡条件G'L2=FA'LAC可知:当G'、动力臂LAC不变时,阻力臂L2越小则动力FA'越小,因此为了保证安全,应将室外机尽量靠近A点安装。 1.(2024·自贡)如图所示,小王在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50克的钩码若干个(g取10 N/kg)。 (1)如图甲所示,实验前杠杆左侧下沉,则可将左端的平衡螺母向　 　(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。 右 (2)在图乙中杠杆平衡时,若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码,则杠杆　 　(选填“左”或“右”)端下沉。 (3)如图丙所示,在A点悬挂3个钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力大小为　 　N。若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧测力计由a位置缓慢转动到b位置时,其示数与力臂的乘积　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 右 2 不变 2.如图所示,某人用一根轻质木棒挑着重为120 N的物体站在水平地面上,木棒保持水平,棒AB长为1.2 m,重物悬挂处离肩膀的距离BO为0.8 m,则手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为多少? 解:杠杆在水平位置处于平衡状态,设手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为FA。 根据杠杆的平衡条件可得:G物LOB=FALOA 代入数据得: 120 N×0.8 m=FA×(1.2 m-0.8 m) 解得:FA=240 N 杠杆的分类 名称 力臂的大 小关系 平衡时,力的 大小关系 特点 应用举例 省力杠杆 L1　 　L2  F1　 　F2  省力, 费距离 羊角锤、 扳手等 费力杠杆 L1　 　L2  F1　 　F2  费力, 省距离 筷子、 镊子等 等臂杠杆 L1　 　L2  F1　 　F2  不省力, 不费力 天平等 > < < > = = (2024·连云港)如图所示是生活中几种常见的杠杆,其中属于费力杠杆的是 ( ) D 3.(2024·烟台)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 ( ) 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 D 4.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨。下列说法正确的是 ( ) A.为省力,可将用力划桨的手靠近支点 C.为省距离,可将用力划桨的手远离支点 D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离 B.为省力,可将用力划桨的手远离支点 B $$第3课时 习题课： 画最小动力、杠杆的动态平衡以及综合运用本 画最小动力 画最小动力的一般步骤: (1)定点(最小力作用点):在杠杆上找距支点最远处的点(题目一般给出该作用点); (2)连线:连接动力作用点和支点,该线段就是最大力臂; (3)定向:根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反,确定动力的方向; (4)画力:过动力作用点,作与动力方向相同且垂直于力臂的线段,并标上字母。 按要求完成下列作图。 (1)如图甲所示为一种搬花神器,当用它把花盆抬起时,相当于一个绕O点转动的杠杆,其简化示意图如图乙所示,请在图乙中画出杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。 答案如图所示 (2)如图所示,O为支点,杠杆AB平衡时,画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。 如答案图所示 (3)图甲是一种常用的移动指示牌,图乙是它的模型,图丙是被风刮倒的指示牌,请在图丙中画出:将指示牌扶起的最小力及其力臂。 如答案图所示 1.按要求完成下列作图。 (1)要使如图所示的装置在该位置平衡,请在B点画出其所受最小动力的示意图。 如答案图所示 (2)如图所示,AO=0.6m,BO=0.3m,BC=0.4m,物体在杠杆AOBC作用下保持静止,请作出使杠杆在如图所示的位置平衡时施加的最小力F1(O为支点)。 如答案图所示 (3)如图所示,用一根硬棒撬起一个石块,棒的上端A是动力的作用点,若用最小的力撬动石块,请画出最小动力F及其力臂L。 如答案图所示 杠杆的动态平衡 杠杆的动态平衡的问题实质是要判断力和力臂的变化情况,进而应用平衡条件来解决。解决的思路是,通过力臂作图分析出F1、F2、L1、L2四个量中哪些量是不变的,哪些量是变化的,抓住不变量,分析变量之间的关系,再依据杠杆的平衡条件就可以求解(有时还要利用相似三角形进行讨论)。 如图所示,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拉至位置B,在这个过程中,力F将 ( ) A.大小不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小 C 2.如图所示,轻质杠杆OA中点处悬挂重为60 N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 不变 3.如图所示,OA是轻质杠杆,杠杆中间悬挂有一重物G,A端自始至终受到一个水平方向拉力F的作用,当将杠杆慢慢绕逆时针方向转动的过程中,关于力F的说法正确的是 ( ) A.力F变大,F力臂变大 B.力F变大,F力臂变小 C.力F变小,F力臂变小 D.力F变小,F力臂变大 B 4.如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着一个重物,A端用细绳吊在圆环M下,此时OA恰好水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合,那么在圆环M从P点逐渐滑至Q点的过程中,绳对A端的拉力 ( ) A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.由大变小再变大 D 杠杆平衡条件的综合运用 (2024·重庆B卷)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200 g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知A、O间的距离为10 cm,当放入重物,将秤砣移至距O点30 cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物的质量为　 　g;往秤盘中再增加20 g的物体,秤砣需要从B处移动　 　cm才能维持秤杆水平平衡。 600 1 如图所示,重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动,木棒AB长为3 m,均匀正方体甲的棱长为10 cm,物体乙的质量为5.6 kg。当把甲、乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时,木棒在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强为3 000 Pa,支点O距A点1.6 m。(g取10 N/kg)求: (1)物体乙受到的重力; 解:(1)物体乙受到的重力: G乙= m乙g=5.6 kg×10 N/kg=56 N (2)物体甲受到的支持力; (2)物体甲受到的支持力: F支=F压=pS=3 000 Pa×(0.1 m)2=30 N (3)物体甲的密度。 (3)根据杠杆平衡条件,可得:(G甲-F支)LOA=G乙LOB 则G甲=+F支=+30 N=79 N 由G=mg=ρVg得,物体甲的密度: ρ甲===7.9×103 kg/m3 5.(2024·重庆A卷)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘中放100 g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻度线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是 ( ) A.自制杆秤的每一格约表示2.08 g B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C.若秤砣磨损,则测量结果会比真实质量偏小 D.若将提纽移到O点右侧,则可以增大杆秤的量程 B 6.如图所示,一轻质杠杆水平支在支架上,OA∶OC=2∶1,G1是棱长为5 cm的正方体,G2重为20 N,则绳子对G1的拉力为 　 　N,此时G1对地面的压强为2×104 Pa,G1重为　 　N。 10 60 $$