内容正文:
1. 杠杆
人教版(2024)物理(八年级 下册)
第十二章 简单机械
素养目标
1.能识别杠杆,能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
2.理解杠杆的平衡条件,能通过实验探究得出杠杆的平衡条件,并能利用 F1l1 = F2l2 进行相关计算。
3.能对杠杆进行分类,并能根据实际需要选择合适的杠杆。
二、研究杠杆的平衡条件:
2.探究杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下处于静止。
保证力臂沿杠杆,便于测量。
问题:为什么要调节杠杆在水平位置平衡?
探究学习
(1)调节平衡螺母,使杠杆水平平衡。
(2)杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
(3)改变阻力和阻力臂的大小,相应调节动力和动力臂的大小,再做几次实验。
实验步骤:
杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
次数 动力F1/N 阻力F2/N 动力臂l1/m 阻力臂l2/m
1
2
3
杠杆的平衡条件:
杠杆五要素
1.杠杆是否都是直的?
2.力臂一定在杠杆上吗?
3.动力和阻力的作用点一定在杠杆上吗?
4.力臂是支点到力的作用点的距离吗?
5.若力的作用点不变,但改变力的方向,力臂改变吗?
F1
F2
画力臂
A
O
B
L1
L2
如何正确作出杠杆的力臂
(1)确定支点;
(2)画力的作用线(过F1、F2的直线);
(3)从支点向力的作用线作垂线,垂足在力的作用线上;
可简记为“一找点,二画线,三作垂线段,四标力臂”。
(4)标出力臂。
例1、下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.启瓶器
B.压水机手柄
C.钓鱼杆
D.羊角锤
省力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
典型例题
C
练习1.如图为指甲剪的示意图,其中有省力杠杆,也有费力杠杆。哪个部分是省力杠杆,哪个部分是费力杠杆?
练习巩固
F1
F2
O
A
B
杠杆 AOB
动力:F1
阻力:F2
动力臂>阻力臂,是省力杠杆
生活中的杠杆
三
等臂杠杆:天平的动力臂与阻力臂相等,是一种等臂杠杆。
(例如:天平、跷跷板、晾衣架)L1=L2,所以F1=F2
修枝剪,篱笆剪
生活中的杠杆
三
省力杠杆:动力臂比阻力臂长,这类杠杆是省力杠杆L1>L2,所以F1<F2
(例如:钢丝钳、核桃钳、独轮车、裁纸铡刀、撬棒、羊角锤、开瓶器、铁皮剪)
钢丝钳
核桃钳
独轮车
裁纸铡刀
撬棒
开瓶器
羊角锤
瓶盖起子
钓鱼竿
试着画出以下杠杆的力臂
找最小的动力
①在公式F1l1=F2l2中,若阻力F2和阻力臂l2一定,动力臂l1越长,动力F1越小。
②最长动力臂的作法:
如果动力作用点已经给出,那么,支点到动力作用点的连线是最长力臂。
如果动力作用点没有确定,则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点,支点与动力作用点的连线是最长的力臂。
③以上方法适用于在阻力F2和阻力臂l2一定的条件下求最小的动力。若阻力F2和动力臂l1一定时,由F1l1=F2l2知,阻力臂l2最小时,动力F1最小。
生活中的杠杆
等臂杠杆
l1=l2,F1=F2
费力杠杆
l1>l2,F1<F2
省力,但费距离
l1<l2,F1>F2
费力,但省距离
省力杠杆
杠杆
课堂小结
1.如图所示,夹核桃时,用力向下压夹子上部的手柄即可夹碎核桃。把上部手柄视为杠杆,用力时支点在哪里?阻力的作用点、动力的作用点在哪里?
解析:
支点在A点,阻力的作用点是B点,动力的作用点是C点。
F2
F1
课堂练习
2. 如图为指甲剪的示意图,其中有省力杠杆,也有费力杠杆。哪个部分是省力杠杆,哪个部分是费力杠杆?
如图所示,指甲剪上有三个杠杆,分别是 ABC、OBD 和 OED,其中 ABC 是省力杠杆,OBD 和 OED 是费力杠杆。
3. 如图所示,用细线将质量可忽略不计的杠杆
悬挂起来,把质量为 0.3 kg 的物体 A 用细线悬挂在杠杆的 C 处,质量为 0.5 kg 的物体 B(B不溶于水)用细线悬挂在杠杆的 D 处。当物体 B 浸没于水中静止时,杠杆恰好在水平位置平衡。此时 C、D 到 O点的距离分别为 20 cm、30 cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取 10 N/kg)求:
(1)物体 A 的重力。
(2)细线对物体 B 的拉力。
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
实验结论
要使杠杆平衡,需要满足以下条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1.0 0.05 0.5 0.10
2
3
4
…
1.5 0.05 0.5 0.15
1.5 0.10 1.0 0.15
1.0 0.15 1.0 0.15
×
×
=
想想议议
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
在上面的实验中,我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察下图所示的杠杆,它与上面实验中研究的杠杆有什么不同?
动力和阻力位于支点同侧,仍有F1l1=F2l2
解析:动力和阻力在竖直方向,杠杆水平时,力的作用线与杠杆垂直,此时支点到悬挂点间的距离就是力臂,方便测量。
2.在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)为方便测量力臂,实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母,使之在________位置平衡。
水平
(3)如图2是一个加宽的杠杆装置,此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点,力臂是线段______ (选填“OA”“OB”或
“AB”),此时杠杆________(选填“仍能” 或“不能”)保持平衡。
(2)如图1,此时杠杆处于平衡状态,如果在杠杆两侧各加挂一个相同的钩码,杠杆将____________(选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”)。
顺时针转动
OA
仍能
拉力的力臂没有改变
Lavf60.16.100
$