2019-2020学年八年级物理下册 第十二章 第1节 杠杆课件 （新版）新人教版

第十二章简单机械知识点一杠杆1.概念:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆。说明“硬棒”是指杠杆在转动中,形变很小,可忽略。杠杆的外形可以是任意形状,可以是直的,也可以是弯的。“支点”可在棒的一端,也可在棒上其他位置。2.杠杆的五要素如图12-1-1所示。 图12-1-1 说明①动力和阻力并不一定分布在支点的两边,也可在支点的同一边;②动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,但二者的方向不一定相反;③动力和阻力作用点都在杠杆上;④力臂是支点到力的作用线的距离,而不是到力的作用点的距离。例1(2019陕西西安长安一模)如图12-1-2所示,这款图钉来自一个初中生的创意,翘起部分为我们预留下施力空间。当拔起图钉时,将图钉看做杠杆,其支点为 ()A.A点B.B点C.C点D.D点 图12-1-2解析杠杆的五要素包括支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。该杠杆的工作过程为:对A点施加动力,图钉绕D点转动,最终拔起图钉。因此支点为D点,故答案为D。答案D知识点二杠杆的平衡条件1.杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止或匀速转动状态。2.探究:杠杆的平衡条件提出问题杠杆平衡应满足什么条件呢猜想与假设杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在一定的关系实验步骤(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡;(2)在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,这时,杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码的重力,两边的力臂等于支点到力的作用点的距离;(3)改变力和力臂的数值,多次实验,并将实验数据填入表格 实验数据实验结论杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,或写为F1l1=F2l2说明杠杆的平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。例2(2019广西桂林二模)如图所示的四个杠杆,悬挂的重物G和杆长都相同。若各杠杆均处于平衡状态,则所用的最大的力是(B图中BC的长度与D图中AB的长度相等) () 解析杠杆的平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂。把重物对杠杆的拉力看成是阻力,阻力和阻力臂相同时,动力臂越小,动力越大;阻力和动力臂相同时,阻力臂越大,动力越大。A图,ABBC,故F1G;B图,ABBC,F2G;C图,ABAC,F3G;D图,ACAB,F4G。B图中BC的长度与D图中AB的长度相等,B图中AB线段长度小于D图中的AC线段长度,所以,F4F2,因此答案为D。答案D知识点三生活中的杠杆杠杆种类力臂关系省、费力情况省、费距离情况图示省力杠杆l1l2F1F2省力费距离 费力杠杆l1l2F1F2费力省距离 等臂杠杆l1=l2F1=F2不省力、不费力不省距离、不费距离 例3(2019北京海淀二模)如图所示,各种装置在正常使用过程中都可视为杠杆,其中属于省力杠杆的是 ()  解析当动力臂小于阻力臂时,杠杆为费力杠杆。A中用瓶起子开瓶盖,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆;B中用镊子夹砝码,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆;C中用钓鱼竿钓鱼,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆;D中用筷子夹食品,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆。故选A。答案A题型一力臂及其相关作图例1图12-1-3(2019山西晋城一模)为保障人们的出行安全,铁路工人每时每刻都在确保铁路安全。如图12-1-3所示的是工人用道钉撬撬起枕木上的道钉的示意图,请在图中作出作用在A点的最小动力F1的示意图和阻力F2的力臂。答案如图12-1-4所示 图12-1-4解析由图可知,支点为O,阻力F2和阻力臂已固定,动力臂越大,动力越小,要使动力F1最小,则需使动力臂最大,即OA为动力臂。方法归纳①杠杆力臂作图五要点:三定一作一标,即确定支点;确定动力(或阻力);确定动力(或阻力)的作用线;从支点向动力(或阻力)的作用线作垂线段;标出力臂。②要根据动力和阻力的作用效果来确定动力和阻力的方向(动力使杠杆旋转,阻力阻碍杠杆旋转)。例2(2018山东滨州中考)小明在“研究杠杆平衡条件”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0.5N重的钩码若干个。 图12-1-5(1)如图12-1-5A所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在位置平衡,目的是便题型二杠杆平衡条件的实验探究及应用于测量,支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆对平衡的影响。(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图B所示,他们记录的数据为:动力F1=1.5N,动力臂L1=0.1m,阻力F2=1N,则阻力臂L2=m。(3)甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是。(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,此实验(选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的。图C实验中,已知杠杆上每个小格长度为5cm,每个钩码重0.5N,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂(选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂。解析(1)杠杆左端下沉,应将左端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,使力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;(2)杠杆平衡条件为:F1L1=F2L2,由杠杆平衡条件得1.5N×0.1m=1N×L2,解得L2=0.15m;(3)甲同学的做法不合理,一组数据太少,具有偶然性,不能找出普遍规律;(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,此实验能说明丙同学的结论是错误的;阻力×阻力臂=4×0.5N×3×5cm=30N·cm,动力×动力臂=3N× ×4×5cm=30N·cm,故杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂等于阻力×阻力臂。12答案(1)右水平力臂自重(2)0.15(3)一组实验数据太少,具有偶然性,不能找出普遍规律(4)能等于知识点一杠杆1.(2019广东茂名月考)以下概念不是杠杆的基本要素的是 ()A.支点B.动力C.阻力臂D.重心答案D杠杆的五要素包括支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。不包括重心,因此答案为D。2.(2018四川峨眉山二模)关于杠杆,下列说法中正确的是 ()A.杠杆一定是一根直的硬棒B.杠杆的支点一定在杠杆上,且在杠杆的中间位置C.力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上D.作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反答案C杠杆的形状不是固定的,例如滑轮、剪刀、筷子等都是杠杆;支点指杠杆绕着转动的点,不一定在杠杆的中间位置;力臂不一定在杠杆上;动力可与阻力的方向相同。故选C。知识点二杠杆的平衡条件3.(2018山东青岛中考)实验探究:探究杠杆的平衡条件数据如图甲,利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂,测得数据如表:  甲结论作图①杠杆的平衡条件是。 乙②实验进行3次的目的是(只有一个选项正确,填写对应字母)。a.取平均值减小误差b.使每组数据更准确c.归纳出物理规律③如图乙,若用弹簧测力计的拉力作动力进行实验,请画出其动力臂。答案①F1L1=F2L2②c③如图所示 解析①由表中数据可知杠杆的平衡条件为:F1L1=F2L2。②如果实验次数太少,得出的结论不具有普遍性,在多次实验的基础上才能得出普遍性的物理规律,故选c。③支点到动力作用线的距离是动力臂。知识点三生活中的杠杆4.(2019湖南永州冷水滩一模)如图所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是 () 答案A当动力臂小于阻力臂时,杠杆为费力杠杆。A中动力臂小于阻力臂,杠杆为费力杠杆;B、C中,动力臂大于阻力臂,杠杆为省力杠杆;D中动力臂等于阻力臂,杠杆为等臂杠杆,因此答案为A。1.(2019河南中考)如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。选项图能正确表示它工作示意图的是 ()  答案B由图知,起子向上用力时,围绕左端转动,因此支点在左端,又动力的方向向上,使杠杆沿逆时针转动,所以,阻力的方向向下,使杠杆沿顺时针转动,故选B。2.静止的杠杆在加上一个外力F的作用后仍保持静止,那么力F的力臂等于m,此时力的作用线通过。答案0支点解析杠杆静止,说明杠杆处于平衡状态,加上一个外力F的作用后仍保持静止,此时力F的作用线通过支点,其力臂为0m。3.人的前臂可以看成杠杆,如图所示,图中O为支点,一人手内握有一个铁球,肱二头肌收缩产生动力可将铁球拿起。在图中画出动力的方向及阻力臂L2。 答案如图所示 解析阻力F2竖直向下,从支点O向阻力的作用线作垂线段,垂线段的长度是力F2的力臂,即阻力臂L2;动力的方向沿肱二头肌收缩的方向,故动力F1的方向斜向上。4.(2018河北模拟)探究杠杆的平衡条件: (1)当杠杆静止在图甲所示的位置时,杠杆处于(选填“平衡”或“不平衡”)状态;如图甲中,应将右端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了;(2)小明同学用图乙所示的方法使杠杆处于平衡状态,测出此时的拉力大小为F1,发现,F1L1≠F2L2,其原因是:。答案(1)平衡右便于测量力臂大小(2)F1的力臂测量错误解析(1)杠杆静止时处于平衡状态;图甲中,杠杆右高左低,应将右端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,这样便于测量力臂大小。(2)图中,拉力F1的方向与水平杠杆不垂直,只有力的方向与杠杆垂直时,力臂才能从杠杆上直接读出来,小明误把图中L1当成了拉力的力臂,所以会出现F1L1≠F2L2。1.(独家原创试题)如图12-1-1所示,小明想把箱子推倒,使其向右翻滚,此时箱子相当于一个杠杆,则关于这个杠杆的说法正确的是 () 图12-1-1A.小明的手放的位置越向上就可能越省力B.箱子相当于一个省力杠杆C.这个杠杆的支点在箱子的左下方的顶点处D.刚好使箱子翻滚时,用力的大小与手的位置有关,但与用力的方向无关答案A把箱子推倒时,箱子会绕右下角转动,它的右下角相当于该杠杆的支点,C错误;由图知,手的位置越向上,动力臂可能越长,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力就可能越小,即越省力,A正确;该杠杆是否省力还与力的方向有关,在动力作用点不变的情况下,改变力的方向,动力臂会变,故B、D错误。2.(2017山东聊城中考)如图12-1-2所示,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每个小格长度为2cm,当弹簧测力计在A点斜向上(与水平方向成30°角)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,下列说法正确的是 () 图12-1-2A.动力臂为0.08mB.此时为省力杠杆C.弹簧测力计的示数为4ND.钩码总重为2N答案D弹簧测力计在A点斜向上(与水平方向成30°角)拉杠杆,此时动力臂L1= OA= ×4×2cm=4cm=0.04m,A错误;阻力臂L2=3×2cm=6cmL1,杠杆为费力杠杆,B错误;图中弹簧测力计的示数为3N,C错误;根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得F2= = =2N,则G=F2=2N,故D正确。故选D。1212112FLL3N4cm6cm3.(2019天津一模)如图12-1-3甲所示,使用指甲剪时,以F为动力的杠杆ABC是(选填“省力”或“费力”)杠杆;如图乙所示,在处于水平平衡的杠杆上的D点,挂上4个钩码,若使杠杆在水平位置保持平衡,在杠杆上E点应挂个相同的钩码。 图12-1-3答案省力3解析当动力臂大于阻力臂时,杠杆为省力杠杆。由图可知,B点为支点,AB为动力臂,BC为阻力臂,ABBC,动力臂大于阻力臂,杠杆ABC为省力杠杆。杠杆的平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂。由图可知,F1×OD=F2×OE,F2= = =3G,因此在杠杆上E点应挂3个相同的钩码。1FODOE434GLL4.(2018安徽中考)图12-1-4a所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图a简化