河北专版2020中考物理复习方案第四单元力学第15课时杠杆杠杆平衡条件及其应用课件 44页

第 15 课时　 杠杆　杠杆平衡条件及其应用 第四单元　力学 考点　杠杆 1 . 杠杆基本知识 简图 定义 　 在力的作用下绕着 　　　　 转动的硬棒叫杠杆   固定点 （续表） 五 要 素 支点 　 杠杆绕着转动的点 ( O ) 动力 　 使杠杆转动的力 ( F 1 ) 阻力 　 阻碍杠杆转动的力 ( F 2 ) 动力臂 　 从支点到动力作用线的 　　　　 ( l 1 )  阻力臂 　 从支点到阻力作用线的 　　　　 ( l 2 )  力臂 画法 　 ① 找支点 ; 　 ② 画力的作用线 ( 会画延长线 ); 　 ③ 画力臂 ( 过支点向力的作用线画垂线 ); 　 ④ 标力臂 ( 大括号或背向箭头 ) 距离 距离 2. 杠杆的分类 名称 力臂关系 力的关系 特点 应用举例 省力 杠杆 l 1 　　 l 2  F 1 　　 F 2  省力、 　　 　   　 撬棒、铡刀、羊角锤、起子、独轮车、钢丝钳 费力 杠杆 l 1 　　 l 2  F 1 　　 F 2  　　　 、   省距离 　 理发剪刀、钓鱼竿、镊子、筷子、船桨 等臂 杠杆 l 1 　　 l 2  F 1 　　 F 2  不省力、 不费力 　 天平、定滑轮 > < 费距离 < > 费力 = = 3 . 杠杆平衡条件 动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂。用 F 1 、 F 2 、 l 1 、 l 2 分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂 , 杠杆的平衡条件可写成 　　　　　 。 ( 可用于判断是否平衡、哪端下沉、如何恢复平衡 )  F 1 l 1 =F 2 l 2 探究一　杠杆示意图 1 . [2019· 眉山 ] 如图 15-1 所示 , 用一根硬棒撬动一个石块 , 棒的上端 A 是动力的作用点 , 若要用最小的力撬动石块 , 请标出杠杆的支点 O , 并画出最小动力 F 的示意图。 图 15-1 如图所示 探究二　杠杆分类 2 . [2019· 保定定兴县一模 ] 下列工具在使用中属于费力杠杆的是 ( 　　 ) A . 启瓶器 B . 钢丝钳 C . 钓鱼竿 D . 撬棒 C 3 . [2019· 宁夏 ] 如图 15-2 所示是自卸车的示意图 , 车厢部分可视为杠杆 , 则下列分析正确的是 ( 　　 ) A .B 点是支点 , 液压杆施加的力是动力 , 物体 A 重力是阻力 B .B 点是支点 , 物体 A 放在车厢前部可省力 C .C 点是支点 , 物体 A 放在车厢后部可省力 D .C 点是支点 , 物体 A 放在车厢前部可省力 图 15-2 C 探究三　杠杆平衡条件及应用 4 . [2019· 泸州 ] 如图 15-3 所示 , 在 “ 探究杠杆平衡条件 ” 的实验中 , 轻质杠杆上每个小格长度均为 2 cm, 在 B 点竖直悬挂 4 个重均为 0 . 5 N 的钩码 , 在 A 点用与水平方向成 30° 角的动力 F 拉杠杆 , 使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断 , 下列说法中正确的是 ( 　　 ) A . 杠杆的动力臂为 8 cm B . 该杠杆为费力杠杆 C . 该杠杆的阻力大小为 0 . 5 N D . 动力 F 的大小为 1 . 5 N 图 15-3 [ 答案 ] B 5 . [2019· 咸宁 ] 如图 15-4 所示 , 杠杆 AB 放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽 CD 中 , 杠杆 AB 能以凹槽两端的 C 点或 D 点为支点在竖直平面内转动 , 长度 AC=CD=DB , 左端物体重 G= 12 N 。当作用在 B 点竖直向下的拉力 F 足够大时 , 杠杆容易绕 　　　 ( 选填 “ C ” 或 “ D ”) 点翻转 , 为使杠杆 AB 保持在水平位置平衡 , 拉力的最小值 F 1 = 　　　　 N, 最大值 F 2 = 　 　　 N 。 ( 杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计 )  图 15-4 [ 答案 ] D 　 6 　 24 6 . 如图 15-5 所示 , 将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合 , 已知贴合的面积为 30 cm 2 , 大气压强为 1×10 5 Pa, AB 为轻质杠杆 , O 为转轴 , OA 和 OB 的长度之比为 1 ∶ 3, 保持杠杆水平 , 某人在 B 端用竖直向下的拉力 F 将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。 (1) 求吸盘所受的大气压力 F 0 。 (2) 求人所用拉力 F 。 (3) 若人沿图中虚线方向施加拉力 F' 将吸盘拉离地砖 , 请画出拉力 F' 的力臂。 图 15-5 解 :(1) 吸盘所受的大气压力 F 0 =p 0 S= 1×10 5 Pa×30×10 - 4 m 2 = 300 N 。 6 . 如图 15-5 所示 , 将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合 , 已知贴合的面积为 30 cm 2 , 大气压强为 1×10 5 Pa, AB 为轻质杠杆 , O 为转轴 , OA 和 OB 的长度之比为 1 ∶ 3, 保持杠杆水平 , 某人在 B 端用竖直向下的拉力 F 将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。 (2) 求人所用拉力 F 。 图 15-5 6 . 如图 15-5 所示 , 将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合 , 已知贴合的面积为 30 cm 2 , 大气压强为 1×10 5 Pa, AB 为轻质杠杆 , O 为转轴 , OA 和 OB 的长度之比为 1 ∶ 3, 保持杠杆水平 , 某人在 B 端用竖直向下的拉力 F 将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。 (3) 若人沿图中虚线方向施加拉力 F' 将吸盘拉离地砖 , 请画出拉力 F' 的力臂。 图 15-5 (3) 如图所示 突破　探究杠杆的平衡条件 【 设计和进行实验 】 1 . 让支点处于杠杆的中心 : 消除 杠杆自重 对实验结论的影响。 2 . 让杠杆在水平位置平衡 : 便于 从杠杆上直接读出力臂 。 3 . 平衡螺母的调节 : 左高左调 , 右高右调 , 实验开始后 , 不能 再调节平衡螺母。 4 . 钩码换成弹簧测力计的好处 : 能直接测出拉力的大小 , 可以改变用力的方向 。 5 . 弹簧测力计由竖直变为倾斜拉杠杆 , 拉力会 变大 , 因为 拉力力臂变小 。 6 . 多次实验的目的 : 消除实验的偶然性 , 使实验结论更具有普遍性。 【 数据处理和分析 】 7 . 设计实验记录表格 ( 如下表所示 ), 分析可得出 : 杠杆的平衡条件为动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 , 表达式为 F 1 l 1 =F 2 l 2 。 次数 动力 F 1 / N 动 力臂 l 1 / cm 阻力 F 2 / N 阻力 臂 l 2 / cm 1 2 3 【 交流、反思与评估 】 8 . 实验时注意不同的物理量之间不能相加减 , 不能说 “ 动力 + 动力臂 = 阻力 + 阻力臂 ” 。 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (1) 挂钩码前 , 杠杆在如图甲所示的位置静止 , 此时杠杆 　　　　 ( 选填 “ 达到 ” 或 “ 没有达到 ”) 平衡状态 , 接下来应向 　　　　 ( 选填 “ 左 ” 或 “ 右 ”) 调节杠杆两端的平衡螺母 , 使杠杆保持水平并静止。   图 15-6 达到 左 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (2) 如图乙所示 , 杠杆调节水平平衡后 , 小红在杠杆的 A 处挂 4 个钩码 , 为使杠杆重新在水平位置平衡 , 应在 B 处挂 　　　　 个钩码。当杠杆平衡后 , 将 A 处和 B 处下方所挂的钩码同时向支点 O 靠近一格 , 杠杆会 　　　　　 ( 选填 “ 左侧下降 ”“ 右侧下降 ” 或 “ 仍水平平衡 ”) 。   图 15-6 6 左侧下降 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (3) 如图乙所示 , 保持杠杆水平位置平衡 , 弹簧测力计从 a 位置转到 b 位置 , 其示数将 　　　　 ( 选填 “ 变大 ”“ 变小 ” 或 “ 不变 ”) 。若 b 位置与水平方向夹角为 30°, 一个钩码的重量是 0 . 5 N, 则弹簧测力计的示数应是 　　　　 N 。   图 15-6 变大 6 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (4) 下表是小红实验得到的数据 , 分析后她得出 “ 动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 ” 的结论 , 但分析表格数据后可以发现这次实验的不妥之处 : ________________________   　 。   图 15-6 次数 动力 F 1 / N 动力臂 l 1 / cm 阻力 F 2 / N 阻力臂 l 2 / cm 1 1 . 5 10 3 . 0 5 2 1 . 0 20 2 . 0 10 3 1 . 0 30 2 . 0 15 动力臂都是阻力臂的两倍 , 实验数据不具有普遍性 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (5) 得到实验结论后 , 利用图乙所示的装置 , 只借助杠杆上的刻度线 , 右侧只使用弹簧测力计 , 左侧只悬挂重物。若弹簧测力计的量程是 0 ~ 2 . 5 N, 当杠杆在水平位置平衡时 , 通过计算可知 , 悬挂的重物最重可达 　　　　 N 。操作过程中 , 当弹簧测力计的示数达到量程时仍不能使杠杆 水平平衡 , 你认为接下来合理的操作 是 ______________________________ ________________________________ ________________________________ 　　　　 　　　　 。 ( 写出一条即可 )  图 15-6 15 弹簧测力计拉力的位置向右移 ( 或 换用量程较大的弹簧测力计 , 或减少 左侧钩码的数量 , 或左侧钩码的位置 向右移 , 答出其中一点即可 ) 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (6) 实验中小红发现 : 如果在杠杆的 O 点用弹簧测力计施加一个向上的力 , 这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡 ? 请说明理由 : ____________________________   　 。   图 15-6 不影响 , 这个作用在杠杆 O 点的 力的力臂等于零 , 不影响杠杆的平衡 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (7) 杠杆在生活中有很多应用 , 现欲使如图 15-7 所示的静止跷跷板发生转动 , 小女孩乙可采取的做法是 　　　　 　　 。   图 15-6 图 15-7 远离支点 ( 或向右移动 ) · 实验拓展 · 例 用如图 15-6 所示的装置做 “ 探究杠杆的平衡条件 ” 实验。 (8) 同组的小王采用如图 15-8 所示的装置进行探究 , 发现当杠杆水平平衡时 , 与小红得出的结论不相同 , 其主要原因是 　 。   图 15-8 图 15-6 杠杆自重对实验产生影响 考点一　杠杆平衡条件及应用 1 . [2015· 河北 37 题 6 分 ] 如图 15-9 所示 , 将边长为 10 cm 的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的 A 点处 , 在 B 点施加力 F 1 = 30 N 时 , 杠杆在水平位置平衡 , 合金块对水平地面的压强恰好为 0; 撤去 F 1 , 在 B 点施加力 F 2 时 , 合金块对地面的压强为 1 . 2×10 3 Pa 。 ( OB= 3 OA , g 取 10 N/kg) (1) 画出 F 2 的力臂。 (2) 求合金块的质量。 (3) 求 F 2 的大小。 图 15-9 解 :(1) 如图所示 1 . [2015· 河北 37 题 6 分 ] 如图 15-9 所示 , 将边长为 10 cm 的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的 A 点处 , 在 B 点施加力 F 1 = 30 N 时 , 杠杆在水平位置平衡 , 合金块对水平地面的压强恰好为 0; 撤去 F 1 , 在 B 点施加力 F 2 时 , 合金块对地面的压强为 1 . 2×10 3 Pa 。 ( OB= 3 OA , g 取 10 N/kg) (2) 求合金块的质量。 图 15-9 1 . [2015· 河北 37 题 6 分 ] 如图 15-9 所示 , 将边长为 10 cm 的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的 A 点处 , 在 B 点施加力 F 1 = 30 N 时 , 杠杆在水平位置平衡 , 合金块对水平地面的压强恰好为 0; 撤去 F 1 , 在 B 点施加力 F 2 时 , 合金块对地面的压强为 1 . 2×10 3 Pa 。 ( OB= 3 OA , g 取 10 N/kg) (3) 求 F 2 的大小。 图 15-9 图 15-10 解 :(1) 如图所示 图 15-10 图 15-10 考点二　杠杆平衡条件实验 3 . [2018· 河北 33 题 6 分 ] 探究杠杆的平衡条件。 (1) 杠杆两端螺母的作用是 　　　 　　　　　　 。   (2) 小明用如图 15-11 甲所示装置 , 进行实验并收集了下表中的数据 , 分析数据可知 , 杠杆的平衡条件是 　　　　　　　 　　　　　 。   图 15-11 实验 次数 动力 / N 动力 臂 / m 阻力 / N 阻力 臂 / m 1 0 . 5 0 . 2 1 . 0 0 . 1 2 1 . 0 0 . 15 1 . 5 0 . 1 3 3 . 0 0 . 1 2 . 0 0 . 15 调节杠杆在水平位置平衡 动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 3 . [2018· 河北 33 题 6 分 ] 探究杠杆的平衡条件。 (3) 小明用图乙所示装置进行实验。请在图中画出拉力 F 的力臂 , 弹簧测力计的示数应是 　　 N 。 ( 一个钩码重 0 . 5 N)  图 15-11 (3) 如图所示 2 3 . [2018· 河北 33 题 6 分 ] 探究杠杆的平衡条件。 (4) 如图 15-12 所示 , 小红实验时在一水平平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币 , 杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出 L 1 和 L 2 , 则 2 L 1 　　　　 ( 选填 “ > ” “ < ” 或 “ = ”)3 L 2 。   图 15-12 [ 答案 ] (4)> 　 [ 解析 ](4) 设一个硬币的重力 G , 硬币的半径为 r , 根据杠杆的平衡条件得 2 G ×( L 1 +r ) = 3 G ×( L 2 +r ), 则 2 L 1 = 3 L 2 +r ,2 L 1 > 3 L 2 。 3 . [2018· 河北 33 题 6 分 ] 探究杠杆的平衡条件。 [ 拓展 ] (5) 探究了杠杆的平衡条件后 , 小红对天平上游码的质量进行了计算。她用刻度尺测出 L 3 和 L 4 , 如图 15-13 所示 , 则游码的质量为 　　　　 g 。   图 15-13 [ 答案 ]