八年级下物理课件八年级下册物理课件《杠杆》 人教新课标 (5)_人教新课标 67页

杠杆及平衡条件 一、杠杆 1.定义 在_________下能绕着_______转动的硬棒。力的作用 固定点 2.五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的点，如图中__。 （2）动力：使杠杆转动的力，如图中__。 （3）阻力：_____杠杆转动的力，如图中__。 （4）动力臂：_________________的距离，如图中l1 。 （5）阻力臂：_________________的距离，如图中l2。 O F1 F2阻碍 支点到动力作用线 支点到阻力作用线 【名师点拨】杠杆的动力作用线不能通过支点，否则动力臂 为零，动力乘以动力臂等于零，动力无意义。 二、杠杆的平衡条件 1.平衡状态 杠杆在___________共同作用下处于_____状态或绕支点匀速转 动状态。 2.内容 ___________________________。 3.公式 __________。 动力和阻力 静止 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 杠杆 观察用棒撬石头、跷跷板、压水井图中力和力臂的位置，并分 析这几种杠杆，思考以下问题： 1.杠杆一定是直棒吗？一定是硬棒吗？ 提示：杠杆不一定是直棒，直的弯的都可以；但是杠杆一定是 硬棒，只有硬棒才能保证杠杆在受力后本身不变形，如果杠杆 本身受力变形，就不能撬起物体，起不到简单机械的作用了。 参考答案：不一定是直棒 一定是硬棒 2.力臂______（选填“是”或“不是”）支点到力的作用点的 距离。 提示：力臂不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作 用线的距离。 参考答案：不是 【归纳提升】（1）力臂的画法：一找点（支点）,二画线（力 的作用线）,三作垂线段（从支点向力的作用线或者作用线的反 向延长线作垂线）。 （2）力臂的表示法：力臂要用箭头（大括号）标出，并标注l1 或者l2。 【针对训练】 请在图中画出F1、F2的力臂l1、l2。 【教你解题】关键是找到支点和力的作用线。 【精讲精析】本题主要考查力臂的作法。掌握好作力臂的步骤 是解答本题的关键。可按如下思路进行： 答案： 探究杠杆的平衡条件 在实验中，注意观察一侧的钩码变化后，这一侧力臂的变化， 并结合“探究——杠杆的平衡条件”实验，思考下列问题： 1.实验前，如何调节平衡螺母使其在水平方向平衡？ 提示：调节杠杆两端的平衡螺母，按照“左偏（沉）右旋，右 偏（沉）左旋”的原则。 参考答案：左偏（沉）右旋，右偏（沉）左旋 2.为什么一定要使杠杆在水平位置平衡？ 提示：杠杆在水平位置平衡时，力臂所在直线和杠杆重合， 从杠杆上即可直接读出力臂的大小。 参考答案：从杠杆上即可直接读出力臂的大小 3.在实验过程中，还能再调节平衡螺母吗？ 提示：不能。实验过程中，只能通过增减两侧的钩码和移动 钩码的位置来调节杠杆的平衡。 参考答案：不能 4.表格中是一位同学的实验数据，怎样分析数据来得出结论呢？ 你可以得出什么结论？ 提示：可以通过对表格中的数据进行加、减、乘、除等运算来 找出数据之间的关系；会发现动力乘以动力臂等于阻力乘以阻 力臂。 参考答案：通过对表格中的数据进行加、减、乘、除等运算来 找出数据之间的关系 F1l1=F2l2 【归纳提升】判断杠杆平衡的方法 杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2。判断杠杆平衡的关键是判断力与力 臂乘积的关系，而不是动力和阻力的大小关系。 【针对训练】 如图是探究杠杆平衡条件的实验装置。 （1）实验前，发现杠杆右端偏高，此时，应把杠杆两端的平 衡螺母向___________（选填“左” 或“右”）调节，使杠 杆在___________位置平衡，这样做的目的是方便读出力臂。 （2）如表是某实验小组测得的两组数据，请你帮他们补充完 整。 【教你解题】利用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2解题。 【精讲精析】本题主要是对探究杠杆平衡条件实验的考查。 （1）实验前，发现杠杆右端偏高,则说明左端下沉，即杠杆 左端力和力臂的乘积较大，此时应把杠杆两端的平衡螺母向 右调，使杠杆在水平位置平衡。 （2）根据杠杆平衡原理F1l1=F2l2，可以计算出表中数据应填 0.3。 答案：（1）右 水平 （2）0.3 1.下列关于杠杆的说法中正确的是（ ） A.杠杆必须是一根直棒 B.杠杆不一定要有支点 C.杠杆的动力作用线不能通过支点 D.杠杆的力臂是从支点到力的作用点的距离 【解析】选C。杠杆不一定是直的，只要能绕着固定点转动的物 体都可以看做是杠杆，杠杆可直可弯，没有形状限制，A错；杠 杆一定要有支点，B错；杠杆的动力作用线不能通过支点，否则 的话动力臂为零，动力乘以动力臂等于零，动力就没有意义了， C对;力臂是从支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作 用点的距离，故D错。 2.如图所示，杠杆处于平衡状态，F的力臂是（ ） A.OA B.OC C.OD D.OF 【解析】选B。本题所考查的知识点是对力臂的理解和画法。力 F的力臂应是从支点O开始，向力F的作用线作垂线，垂线段OC即 为力F的力臂。 3.（2012·河南中考）如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧， 分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果两侧各去 掉一个钩码，则（ ） A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断 【解析】选A。本题考查了杠杆的平衡条件。设每个钩码的重 力为G，杠杆上每一刻度为L，根据杠杆的平衡条件可知： 3G×2L=2G×3L，两侧各去掉一个钩码，则杠杆的左端为2G×2L， 右端为 G×3L，左边大于右边，故左端下降。 4.如图所示是人的手臂水平举重的动作，若不计手臂自重， 则此肱二头肌所施的力约为_______N。 【解析】由图示可知：动力臂l1=5 cm，阻力臂l2=30 cm， 阻力F2=200 N，利用杠杆的平衡条件可以求得动力： 答案：1 200 2 2 1 1 F 200 N 30 cmF 1 200 N 5 cm     。l l 5.如图所示，在研究杠杆平衡条件时，为了使杠杆在水平位 置平衡，应将两端的平衡螺母向________（选填“左”或 “右”）调节。 【解析】由题图知杠杆左端下沉，说明杠杆左端力和力臂的乘 积较大，此时应把杠杆两端的平衡螺母向右调，使杠杆在水平 位置平衡。 答案：右 6.（2012·娄底中考）如图所示为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。 【解析】首先判断出O为支点，力臂是从支点到力的作用线的 距离，即从支点O向力F2所在的直线作垂线段，即为力F2的力 臂l2。 答案： 7.在某市物理实验操作考试中，考评教师针对“探究杠杆平衡 条件的实验”，记录了甲、乙同学的操作过程（如表），他们 的实验步骤中均因为存在错误而失分。请你指出错误的步骤， 并说明失分原因。 甲同学：错误步骤_______（填序号）；失分原因__________ _________________________________。 乙同学：错误步骤_______（填序号）；失分原因__________ _________________________________。 【解析】在“探究杠杆平衡条件的实验”中，首先要调节杠杆 在水平位置平衡，这一步骤的目的是便于测量力臂，其次在杠 杆两端分别挂上钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重 新平衡，此时不可再调节平衡螺母。甲同学在步骤（2）中挂上 钩码后又通过调节平衡螺母使杠杆重新平衡，此处操作错误； 乙同学在步骤（1）中没有使杠杆在水平位置平衡，此处操作错 误。 答案：（2） 靠调节平衡螺母使杠杆恢复平衡 （1） 实验初始,没有调节杠杆在水平位置平衡 第二课时 生活中的杠杆 杠杆的分类 杠杆类别 力臂关系 力的关系 特点 实例 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力但费距离 撬棒 船桨费力但省距离F1＞F2l1＜l2 l1=l2 F1=F2 不省力也不省距离 天平 【名师点拨】判断杠杆属于哪一类，关键是比较动力臂与阻力 臂的大小关系。 杠杆的分类 根据杠杆的平衡条件F1 l1=F2 l2，结合图片，思考以下问题： 1.甲图中动力臂和阻力臂有什么关系？动力和阻力有什么关系？ 这可以称做什么杠杆？ 提示：观察甲图可知，动力臂大于阻力臂，根据杠杆原理 F1l1=F2l2，则动力小于阻力，人用杠杆后省力了，可以称做 省力杠杆。 参考答案：动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 省力杠杆 2.乙图中动力臂和阻力臂有什么关系？动力和阻力有什么关系？ 这可以称做什么杠杆？ 提示：观察乙图可知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆原理 F1l1=F2l2，则动力大于阻力，人用杠杆后费力了，可以称做费 力杠杆。 参考答案：动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 费力杠杆 3.丙图中动力臂和阻力臂有什么关系？动力和阻力有什么关系？ 这可以称做什么杠杆？ 提示：观察丙图可知，动力臂等于阻力臂，根据杠杆原理 F1l1=F2l2，则动力等于阻力，可以称做等臂杠杆。 参考答案：动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 等臂杠杆 【归纳提升】省力杠杆虽然省力，却费距离；费力杠杆虽然费 力，却省距离。 【针对训练】 如图所示的四种工具在使用过程中，属于费力杠杆的是（ ） 【教你解题】关键是判断动力臂与阻力臂的大小关系。 【精讲精析】选A。本题考查杠杆的分类，判断杠杆的分类时， 主要判断动力臂和阻力臂之间的关系，镊子的动力臂小于阻力 臂，属于费力杠杆，A对；钳子和瓶起子的动力臂大于阻力臂， 为省力杠杆，B、D错；托盘天平的动力臂等于阻力臂，为等臂 杠杆，C错。 求最大动力臂和最小动力的方法 由F1l1=F2l2知，当阻力、阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。 动力臂最长时，动力最小。要求最小动力，必须先求最大动力 臂。 1.求最大动力臂 （1）动力作用点确定时：支点到动力作用点的线段长即为最大 动力臂。 （2）动力作用点没有确定时：找杠杆上离支点最远的点，这一 点到支点的距离即为最大动力臂。 2.求最小动力 （1）作出最大动力臂。 （2）过动力作用点作最大动力臂的垂线，根据实际情况确定动 力方向。 【特别提醒】若动力臂和阻力一定，由F1l1=F2l2知，阻力臂最 小时，动力最小。 【典例】（2012·广安中考）如图所示，为了让杠杆静止在 图中位置，请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂L。 【思路点拨】 【精讲精析】本题考查杠杆平衡条件的应用。根据杠杆平衡的 条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下， 要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，而在通常情况下， 连接支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，然后再根据 题目要求确定力的方向，作出最小动力。 答案：如图所示 1. 用如图所示的压水井抽水，这根手柄属于什么杠杆（ ） A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.无法判断 【解析】选A。利用抽水机抽水时，动力臂大于阻力臂，据杠 杆平衡条件F1l1=F2l2知它是省力杠杆。 2.（2012·南宁中考）如图是一个指甲剪的示意图，它是由三 个杠杆ABC、OBD、OED组成。用它剪指甲时，属于省力杠杆的是 （ ） A.ABC B.OBD C.OED D.三个都是 【解析】选A。杠杆ABC中支点是B，动力几乎垂直作用在A点， 阻力垂直作用在C点，故动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；杠杆 OBD和杠杆OED的支点都是点O，动力分别作用在B点和E点，阻力 都作用在D点，故动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 3.学校里的工人师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时， 常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是（ ） A.增大阻力臂，减小动力移动的距离 B.减小阻力臂，减小动力移动的距离 C.增大动力臂，省力 D.减小阻力臂，省力 【解析】选D。使用剪刀时，O为支点，树枝对刀口的作用力是 阻力，手对剪刀的作用力是动力。由杠杆平衡的条件F1l1=F2l2得 剪断树枝时刀口受到的阻力F2不变，同时动力臂l1不变， 当树枝尽量靠近剪刀轴O处时，阻力臂l2减小，则手施加的动力 F1减小，即省力。 2 2 1 1 FF  ，l l 4.（2012·日照中考）筷子是我国和部分国家特有的用餐工具。 在正常使用筷子用餐时，筷子属于（ ） A.费力杠杆，但省距离 B.省力杠杆，且省距离 C.省力杠杆，但费距离 D.等臂杠杆，即不省力也不费力 【解析】选A。使用筷子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆， 但能省距离。故本题选A。 5.丹丹同学在放学回家途中，发现自行车上固定车筐的一个 螺丝帽松动了，为了更好地固定螺丝帽，她决定到修车师傅 那里借两样工具。根据你的经验，丹丹同学可能借哪两样工 具________、_________。 【解析】本题考查了省力杠杆的应用。根据生活经验可知， 拧动螺丝帽的省力杠杆有扳手、螺丝刀、钳子等。 答案：扳手（或扳子）、螺丝刀、钳子（三选二即可） 6.某同学骑车在水平面行进，当自行车两个脚踏板转到______ ______位置时，用力最小，这是因为这个位置的_______最大。 【解析】本题考查简单机械，在水平面行进，脚对脚踏板的力 为动力，方向是竖直向下的，只有动力臂最大时，动力最小。 分析实际情况可知，当脚踏板在水平位置时，用力方向竖直向 下，动力臂等于拐长，此时动力臂最大，动力最小。 答案：水平 动力臂 7.（2011·泸州中考）“塔吊”是 建筑工地上普遍使用的一种起重设 备，如图所示是“塔吊”的简化图。 OB是竖直支架，ED是水平臂，OE段 叫平衡臂，E端装有配重体，OD段 叫吊臂，C处装有滑轮，可以在O、D之间移动。已知OE=10 m， OC=15 m，CD=10 m，若在C点用此塔吊能起吊重物的最大质量是 1.5×103 kg，则配重体的质量应为_______kg，当滑轮移到D点 时能够安全起吊重物的最大质量是_________kg。（不计“水平 臂”和滑轮重力） 【解析】根据杠杆的平衡公式F1L1=F2L2可得GE×OE=GC×OC， mEg×OE=mCg×OC，则mE×9.8 N/kg×10 m=1.5×103 kg× 9.8 N/kg×15 m，配重体的质量应为：mE=2.25×103 kg； 当滑轮移到D点时能够安全起吊重物的最大质量为mD,则有： 2.25×103 kg×9.8 N/kg×10 m=mD×9.8 N/kg×25 m， mD=900 kg。 答案：2.25×103 900