内容正文:
精讲册
物理
第十讲 简单机械
第1节 杠杆(6年必考,2~8分)
更符合安徽新中考
目录
01
02
思维导图 串考点
核心考点 精讲练
04
安徽真题 随堂测
03
实验突破 提素养
更符合安徽新中考
2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件(学生必做实验)。
例 用杠杆、铁架台、钩码和弹簧测力计,探究杠杆平衡时动力、动力臂与阻力、阻力臂之间的定量关系。(见讲册P72例题)
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。
更符合安徽新中考
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思维导图 串考点
【版本导航】沪科:八年级P255~263 沪粤:八下P25~31 人教:八下P104~112
北师:八下P103~109
认
识
杠
杆
杠
杆
定义:一根硬棒在力的作用下能绕着① 转动
杠杆五
要素
(1)② :杠杆可以绕其转动的固定点(O点)
(2)③ :使杠杆转动的力(F1)
(3)④ :阻碍杠杆转动的力(F2)
(4)动力臂:支点到⑤ 的距离(l1)
(5)阻力臂:支点到⑥ 的距离(l2)
杠杆的平
衡条件
当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,就说
此时杠杆处于平衡状态。
杠杆的平衡条件:⑦ ,即F1l1=F2l2
固定点
支点
动力
阻力
动力作用线
阻力作用线
动力×动力臂=阻力×阻力臂
更符合安徽新中考
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杠
杆
种类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂关系 动力臂l1大于阻力臂l2 动力臂l1小于阻力臂l2 动力臂l1等于阻力臂l2
力的关系 F1⑧ F2 F1⑨ F2 F1⑩ F2
特点 省力,费⑪_______ 费力,省⑫______ 不费距离,不省力
杠
杆
的
应
用
<
>
=
距离
距离
更符合安徽新中考
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核心考点 精讲练
杠杆作图
类型1 力臂作图
画杠杆力臂的一般步骤
(1)先确定杠杆的支点O和动力、阻力的方向;
(2)过力的作用点沿力的方向画出力的作用线;(必要时要用虚线将力的作用线延长)
(3)从支点O向力的作用线作垂线,画出垂足,则从支点到垂足的距离就是力臂;
(4)最后用大括号或箭头勾出力臂,并在旁边写上字母l1或l2。
更符合安徽新中考
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如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆OBA可绕O点转动。在图上画出动力臂l1和阻力臂l2。
例1题图
l2
l1
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类型2 杠杆最小力作图
画杠杆最小动力的一般步骤
(1)找支点和动力作用点:如果未确定支点和动力作用点,首先确定杠杆系统中固定不动的点为支点,距支点最远的点作为动力作用点;
(2)画力臂:连接动力作用点和支点即为最长动力臂;
(3)确定力的作用线:过动力作用点作动力臂的垂线,并标出垂足;
(4)确定力的方向:根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反,确定动力的方向。
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(2024长沙)为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。
例2题图
F
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杠杆平衡条件的应用
类型1 静态杠杆平衡
(2023安徽6题)如图1,爸爸和小红坐在跷跷板的两侧,在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆,不计杠杆自重的影响,若小红的质量为15 kg,则爸爸的质量为____kg。
图1 图2
例3题图
60
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(2018安徽改编)图甲所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆,不计自重。若铅球质量m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小为_______N(g取10 N/kg)。
甲 乙
例4题图
300
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如图甲所示,身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物。已知两人肩膀相距1.8 m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8 m,如图乙所示,以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为______N。
甲 乙
针对训练题图
500
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类型2 动态杠杆平衡
轻质杠杆可绕O点转动,在杠杆的中点处悬挂重物,在杠杆的最右端施加一个力F,使杠杆保持平衡。
(1)[垂直力]如图甲所示,保持力F始终垂直于杠杆,将杠杆沿逆时针方向缓慢转动至水平位置,则力F将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
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(2)[水平力]如图乙所示,用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至接近水平的过程中,力F将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)[竖直力]保持力F方向竖直向上不变,将杠杆沿逆时针方向缓慢转动(如图丙),则力F将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
不变
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点拨:杠杆在转动过程中处于平衡状态,要分析杠杆在转动过程中,哪些物理量发生了变化,哪些物理量没有发生变化,再结合F1l1=F2l2分析动力F1的变化情况;竖直力要借助相似三角形进行分析。
注意:力的作用线与杠杆垂直时,力臂就在杠杆上。
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实验突破 提素养
探究杠杆的平衡条件(2022《课标》要求学生必做实验,2022.19)
实验
器材 杠杆(带刻度)、支架、若干相同钩码(重力已知)、弹簧测力计
(1)使用带刻度的杠杆:方便读取力臂的数值
(2)使用弹簧测力计替代杠杆一端的钩码:能直接读出拉力的大小,实验操作更方便,并且可以任意改变力的大小和方向
更符合安徽新中考
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仪器准备 (1)让支点处于杠杆中央的目的:消除杠杆自重对实验造成的影响
(2)实验时应调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止,目的是:保证力臂沿着杠杆,便于测量①______。
调节方法:左高向②_____调节平衡螺母,右高向③_____调节平衡螺母
力臂
左
右
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设计与进行实验 操作
过程 (1)在杠杆支点两侧悬挂不同个数的钩码,它们对杠杆的作用力分别作为动力F1、阻力F2。移动钩码的悬挂位置,使杠杆在水平位置重新平衡,记录此时杠杆两侧所受作用力的大小、动力臂l1和阻力臂l2
(2)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,重复实验并记录数据
(3)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,重复实验并记录数据
操作
要点 (1)实验过程中,④_______(选填“能”或“不能”)调节杠杆两端的平衡螺母
(2)实验过程中,保持杠杆在水平位置平衡
实验结论 杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂,用图中字母表示为⑤____________
不能
F1l1=F2l2
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交流与评估 (1)实验前杠杆不在水平位置静止时,杠杆处于平衡状态吗?
(2)实验中,如果杠杆不在水平位置静止,动力臂和阻力臂能否直接从杠杆上读出?为什么?
(3)多次测量的目的是什么?
(4)杠杆平衡后,在杠杆两端同时加减钩码或移动钩码位置后,如何判断杠杆是否平衡?
答:处于;杠杆在任何位置静止时都处于平衡状态
答:不能;因为力臂是支点到力的作用线的垂直距离,并非支点到力的作用点的距离,所以不能直接从杠杆上读出
答:⑥__________________________
寻找普遍规律,避免偶然性
答:比较F1l1和F2l2,若相等,杠杆⑦________,若不相等,哪边乘积大,杠杆向哪边倾斜
平衡
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(2025陕西改编)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5 N)等实验器材。
【设计与进行实验】
(1)图甲中,杠杆静止时处于______(选填“平衡”或“不平衡”)状态。为使杠杆在水平位置平衡,小明应将杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节;
甲 乙
例题图
平衡
右
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【分析现象和数据,总结结论】
(2)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如下表所示:
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 15 1.5 10
2 1.5 10 1.5 10
3 2.0 5 0.5 20
4 2.0 5 1.0 1.5
…
小明分析表格中的数据发现,第____次实验数据有误,剔除这一组数据后,初步得出杠杆的平衡条件:______________________________________________;
4
动力×动力臂=阻力×阻力臂 (或F1l1=F2l2)
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(3)如图乙所示,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方向缓慢转动到b方向的过程中,其示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
乙
例题图
2
变大
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(4) [实验装置创新]如图丙所示,小华制作了一个密度均匀的圆盘(相当于杠杆),圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计)。他先在圆盘的C点挂上4个钩码,又在D点挂上一定数量的钩码后,圆盘在图示位置平衡,此时CF水平平衡;接着他将挂在D点的钩码先后挂在E、F两个点又进行了两次实验,可以观察到的现象有____。
A.钩码挂在E点,CF仍然水平平衡
B.钩码挂在E点,CF向左倾斜
C.钩码挂在F点,CF仍然水平平衡
D.钩码挂在F点,CF向左倾斜
例题图丙
A
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安徽真题 随堂测
杠杆作图(2021.23)
1.(2016安徽)拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图所示。已知OA=1.0 m,OB=0.2 m,箱重G=120 N,请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F=____N。
1
2
3
4
5
第1题图
24
F
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杠杆平衡条件的应用(6年必考)
2.(2025安徽8题)图甲所示为自行车的手闸,将其OAB部分简化为如图乙所示的杠杆,忽略杠杆自身的重力,当杠杆平衡时,施加在B点的动力F1=15 N,测得l1=12 cm,l2=4 cm,则阻力F2=____N。
甲 乙
第2题图
45
1
2
3
4
5
更符合安徽新中考
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3.(2024安徽7题)如图甲所示,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。
甲 乙
第3题图
50
1
2
3
4
5
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4.(2021安徽23题8分)研究物理问题时,常需要突出研究对象的主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。
(1)如图甲,一质量分布均匀的杠杆,忽略厚度和宽度,长度不可忽略,用细线将它从中点悬起,能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图乙)释放,为研究其能否平衡,可将它看成等长的两部分,请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂,并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡;
第4题图
甲 乙 丙 丁
1
2
3
4
5
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解:杠杆两部分各自所受重力的示意图和力臂如图乙所示。
设杠杆长度为l,所受重力为G,杠杆转过的角度为θ ,由图可知,l1=l2
=l·cosθ,又G1=G2=,
故G1l1=G2l2,所以杠杆在该位置仍能平衡。
乙
1
2
3
4
5
G1
G2
l2
l1
O
更符合安徽新中考
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(2)如图丙,一质量分布均匀的长方形木板,忽略厚度,长度和宽度不可忽略,用细线将它从AB边的中点悬起,能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图丁)释放,木板在该位置能否平衡?写出你的判断依据。
第4题图
丙 丁
1
2
3
4
5
更符合安徽新中考
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解:解法一:把木板看成左右相同的两部分,各自所受重力的力臂如解图1所示:
设木板所受的重力为G,由解图1可知l1<l2,
又G1=G2=故G1l1<G2l2,所以木板在该位置不能平衡。
第4题(2)解图1
1
2
3
4
5
更符合安徽新中考
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解法二:木板转过一定角度后释放,其受力情况如解图2所示,可知木板受到的拉力F和重力G不在一条直线上,不满足二力平衡的条件,所以木板在该位置不能平衡。
第4题(2)解图2
1
2
3
4
5
更符合安徽新中考
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探究杠杆的平衡条件(2022.19)
5.(2022安徽19题4分)用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,通过正确的实验操作,得到下表中的数据。
甲 乙
第5题图
动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/m 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
… … … … …
1
2
3
4
5
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(1)第2次实验数据中的阻力臂l2应为_____m;
0.20
动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/m 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
… … … … …
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(2)第3次实验后,用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线(保持上端悬点不动),如图乙所示,不计摩擦,杠杆_______(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,原因是:_________________________
___________。
甲 乙
第5题图
不能
右端绳子对杠杆的拉力的
力臂变小
1
2
3
4
5
更符合安徽新中考
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请完成《课后提升练》P30~31习题
更符合安徽新中考
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