（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

第15课时杠杆杠杆平衡条件及其应用考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点杠杆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考点梳理夯实基础考向探究逐个击破（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(F1)阻力阻碍杠杆转动的力(F2)动力臂从支点到动力作用线的(l1)阻力臂从支点到阻力作用线的(l2)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)距离距离考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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l1l2F1F2省力、撬棒、铡刀、羊角锤、起子、独轮车、钢丝钳费力杠杆l1l2F1F2、省距离理发剪刀、钓鱼竿、镊子、筷子、船桨等臂杠杆l1l2F1F2不省力、不费力天平、定滑轮费距离费力==考点梳理夯实基础考向探究逐个击破3.杠杆平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂。用F1、F2、l1、l2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)F1l1=F2l2考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究一杠杆示意图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如图所示考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究二杠杆分类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考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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15-2C考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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2cm,在B点竖直悬挂4个重均为0.5N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8cmB.该杠杆为费力杠杆C.该杠杆的阻力大小为0.5ND.动力F的大小为1.5N图15-3考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]B[解析]动力臂为l1=OAsin30°=4×2cm×12=4cm,故A错误;阻力臂为l2=OB=3×2cm=6cm4cm,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故B正确;该杠杆的阻力大小为F2=4×0.5N=2N,故C错误;根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,代入数据,2N×6cm=F×4cm,解得动力F=3N,故D错误。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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=12N。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F1=N,最大值F2=N。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)图15-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]D624[解析]当作用在B点的力足够大时,杠杆右端下降,左端上升,杠杆先离开C点,此时支点为D。为使杠杆AB保持在水平位置平衡,支点为C,拉力力臂为BC时,拉力最小,根据杠杆平衡条件有G×AC=F1×BC,由题知BC=2AC,G=12N,则最小拉力F1=12G=6N;支点为D,拉力力臂为BD时,拉力最大,根据杠杆平衡条件有G×AD=F2×BD,由题知AD=2BD,则最大拉力F2=2G=24N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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30cm2,大气压强为1×105Pa,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F0。(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考点梳理夯实基础考向探究逐个击破解:(1)吸盘所受的大气压力F0=p0S=1×105Pa×30×10-4m2=300N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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30cm2,大气压强为1×105Pa,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(2)由杠杆平衡条件可知,F×OB=F0×OA,人所用的拉力F=𝐹0×𝑂𝐴𝑂𝐵=300N×13=100N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破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30cm2,大气压强为1×105Pa,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)如图所示实验突破素养提升真题回顾把握考向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。实验突破素养提升真题回顾把握考向【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F1l1=F2l2。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm123实验突破素养提升真题回顾把握考向【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”。实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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达到左实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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15-66左侧下降实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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0.5N,则弹簧测力计的示数应是N。图15-6变大6实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.5103.0521.0202.01031.0302.015动力臂都是阻力臂的两倍,实验数据不具有普遍性实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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0~2.5N,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15-615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)实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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,不影响杠杆的平衡实验突破素养提升真题回顾把握考向例用如图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)实验突破素养提升真题回顾把握考向·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实验突破素养提升真题回顾把握考向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10cm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F1=30N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F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa。(OB=3OA,g取10N/kg)(1)画出F2的力臂。(2)求合金块的质量。(3)求F2的大小。图15-9实验突破素养提升真题回顾把握考向解:(1)如图所示实验突破素养提升真题回顾把握考向1.[2015·河北37题6分]如图15-9所示,将边长为10cm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F1=30N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F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa。(OB=3OA,g取10N/kg)(2)求合金块的质量。图15-9(2)由杠杆的平衡条件可得G×OA=F1×OB,则合金块重力G=𝐹1×𝑂𝐵𝑂𝐴=30N×3𝑂𝐴𝑂𝐴=90N,合金块的质量m=𝐺𝑔=90N10N/kg=9kg。实验突破素养提升真题回顾把握考向1.[2015·河北37题6分]如图15-9所示,将边长为10cm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F1=30N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F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa。(OB=3OA,g取10N/kg)(3)求F2的大小。图15-9实验突破素养提升真题回顾把握考向(3)地面对合金块的支持力F支=F压=pS=1.2×103Pa×(0.1m)2=12N,由于F2与OB的夹角为30°,所以F2的力臂为l2=OBsin30°=12OB,则根据杠杆平衡条件可得(G-F支)×OA=F2×12OB,可得F2=(𝐺-