课件31张PPT。第二课时 杠杆的作用体验 三种杠杆?
活动:用手抓住杠杆的不同点撬石头。
(1)木棒在使用过程中 (选填“是”或“不是”)杠杆。
(2)甲、乙、丙三种杠杆的动力臂 (选填“相同”或
“不同”), 图更省力。
提示:(1)是 (2)不同 甲1.生活中常见的杠杆分为哪几类?
2.这几类杠杆分别有什么特点?探究 杠杆的分类?
根据杠杆的平衡条件,结合“体验”中的活动和图片,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,既不省力也不省距离,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4.既省力又省距离的杠杆存在吗?
提示:根据杠杆平衡条件可知,当动力臂大于阻力臂时,动力小于阻力,是省力杠杆,但费距离;当动力臂小于阻力臂时,动力大于阻力,是费力杠杆,但省距离;当动力臂等于阻力臂时,动力等于阻力,是等臂杠杆,不省力也不费力,不省距离也不费距离,所以既省力又省距离的杠杆是不存在的。
参考答案:不存在杠杆的三种分类><【典例1】(2013·鸡西中考)如图所示的四种工具在使用过程
中,属于费力杠杆的是 ( )【思路导引】
【精讲精析】选B。本题考查杠杆类型的判断。独轮车、钢丝
钳子、扳子在使用时动力臂均大于阻力臂,故均为省力杠杆,A、
C、D错;镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,B正确。【方法归纳】判断杠杆种类的方法
我们可以根据以下两种方法来对杠杆进行分类:
(1)根据力臂大小关系:对于较为复杂的杠杆,最好在图上找到支点、动力、阻力,然后画出动力臂和阻力臂进行比较。
(2)根据杠杆在生活中的实际应用情况:在生活中使用杠杆的目的是不同的,为了省力,则该杠杆是省力杠杆,为了省距离,则该杠杆是费力杠杆,既不省力又不费力的则是等臂杠杆。考点 2 杠杆最小动力的画法
【典例2】(2013·重庆中考)请在图中画出
使轻质杠杆OA在图示位置保持平衡的最小
力F的示意图。【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【方法归纳】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。1.(2013·扬州中考)下列机械或工具的使用,属于费力杠杆
的是 ( )【解析】选B。本题考查杠杆类型的判断。羊角锤目的是拔出钉在木头中的钉子,通过费距离,省力,达到徒手不能达到的效果,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;筷子是通过费力,节省距离,夹到距离身体较远的食物,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;瓶塞密闭很结实,通过起瓶器开启瓶塞是通过费距离达到省力的目的,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;独轮车为了抬起较重的重物,要使动力臂大于阻力臂,以省力搬动更多的重物,所以是省力杠杆。2.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,既不省力也不费力
【解析】选A。本题考查了生活中杠杆的应用。使用筷子时,
动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,但能省距离。故选A。3.如图所示是用羊角锤撬起钉子的示意图。为
了撬起钉子,分别用四个力作用在锤柄的末端,
其中最小的力是 ( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4【解析】选D。本题考查杠杆中最小力的问题。
施加力的方向使羊角锤逆时针转动,故F1方向有
误。施加力F2、F3、F4时,支点为O点,如图所示,
由图可知,F4的力臂最长,由杠杆平衡条件可知,
在阻力和阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小。
所以力F4最小。故选D。4.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)5.如图所示,在皮划艇比赛中,我们看到运动员一
手支撑住浆柄的末端(视为支点),另一手用力划
桨,此时的船桨相当于 (选填“省力”
“费力”或“等臂”)杠杆。
【解析】本题考查杠杆的分类。船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
答案:费力6.(2013·德州中考)如图所示,请画出杠
杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小
力F及其力臂l。
【解析】本题考查力臂作图。根据杠杆平衡条件知,要使作用在B点的力F最小,力臂l应最长;O为杠杆的支点,则最长的力臂应为OB。杠杆静止时,作用在B点的力F与重物G对杠杆的作用力使杠杆的转动方向相反,故力F的方向应垂直杠杆向下。
答案:如图所示7.如图所示,独轮车和车内的煤的总质量为90 kg,其重力可视为作用于A点。车轴O为支点。(g取10 N/kg)
(1)这独轮车使用时是省力杠杆还是费力杠杆,为什么?
(2)将车把抬起时,作用在车把竖直向上的力为多少?【解析】本题主要考查杠杆的分类和平衡条件的应用。
(1)结合图片和生活经验,先判断独轮车在使用过程中动力臂
和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆;
(2)将车把抬起时,支点为O点,动力臂L1为从O点到车把处的距离,L1=30cm+70 cm=100 cm,阻力臂L2=30cm,作用在车上的阻
力就是车和煤的总重力,F2=G=mg=90kg×10 N/kg=900 N,根据
杠杆的平衡条件可以得到:作用在车把竖直向上的力为答案:(1)省力杠杆 因为独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆
(2)270N 找找你容易错在哪里
如图A所示的两种剪刀,正常使用时为了少移动距离,应使用
① (选填“甲”或“乙”)剪刀;如图B所示,工程车上
的起重臂就是一个杠杆,使用它的好处是能够省② 。学生自答
①甲 ②力
教师点评
①错误地认为手施加动力的作用点离支点越远,移动距离越小。
②错误地认为只要使用杠杆就是为了省力。
正确答案
①乙
②距离课件53张PPT。6.5 探究杠杆的平衡条件
第一课时 杠杆及平衡条件体验 1 杠杆?
活动1:用刻度尺、橡皮将文具盒撬起;
活动2:利用羊角锤、螺丝刀、小木块等物体将钉在木板上的
钉子起下来(1)活动1中,可以将橡皮作为 ,文具盒放在橡皮一
侧的刻度尺上,在刻度尺的另一端向 施力,就会把文
具盒撬起;
(2)活动2中,利用羊角锤(螺丝刀)起钉子时,手握的位置离钉
子越近,施加的力越 。
提示:(1)固定点 下 (2)大体验 2 杠杆的平衡?
活动:准备橡皮、双刃刀片、直尺制作一个跷跷板活动1:调节直尺的位置,使其在水平位置静止,在直尺一端放
置两个草莓,另一端放上一个草莓,移动草莓的位置,使直尺
在水平位置静止。
活动2:在直尺的每一端各放一个草莓,调节草莓的位置,使直
尺在水平位置静止。
直尺在水平位置平衡,与物体的轻重 (选填“有关”或
“无关”),还与物体的 有关。
提示:有关 位置1.什么是杠杆?
2.杠杆的五要素包括哪些?
3.杠杆的平衡条件是什么?探究 1 杠杆?
结合“体验1”中的活动,思考以下问题:
1.活动中的刻度尺、羊角锤、螺丝刀等在工作时有什么特点?我们是如何定义杠杆的?提示:施加一个力在刻度尺上,文具盒被撬起时,绕一个固定的点转动,羊角锤、螺丝刀在将钉子拔起时,也绕着一个固定点转动,故它们工作时都可以绕着一个固定点转动,把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。
参考答案:工作时都可以绕着一个固定点转动 在力的作用下可绕着固定点转动的硬棒称为杠杆2.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3.结合图形,根据杠杆定义可知,杠杆的五要素包括:
、 、 、 、 。
并在图中标出。提示:杠杆可以绕着转动的点是支点,用字母O表示,动力F1使杠杆绕着固定点O转动,阻力F2阻碍杠杆转动,动力臂指从支点到动力F1作用线的距离L1,阻力臂指从支点到阻力F2作用线的距离L2。
参考答案:支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂4.力臂是支点到力的作用点的距离吗?
提示:不是,它是支点到力的作用线的距离。
参考答案:不是探究 2 探究杠杆的平衡条件?
1.结合“体验2”和力的平衡知识,可以得知杠杆在动力和阻力
作用下 时,杠杆平衡。
参考答案:静止
2.猜想与假设:由“体验2”猜想,杠杆在满足什么条件时杠杆
平衡?
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂3.实验设计:如图所示
(1)调节杠杆两端的 ,使杠杆在 位置平衡。
提示:测量前使杠杆在水平位置平衡,在测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力,力臂所在的直线与杠杆重合,从杠杆上可以直接读出力臂的大小。
参考答案:螺母 水平(2)在杠杆两侧分别挂上 数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在 位置平衡。杠杆两侧受到的作用力大小等于 ,力臂是 。
提示:如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码,测得的数值具有特殊性,挂上数量不同的钩码,多次测量,使实验结果具有普遍性。
参考答案:不同 水平 钩码的重力 支点O到拉力F1、F2的作用线的距离
(3)多次改变力和力臂的数值,使杠杆平衡。4.实验数据及分析:
分析数据可知杠杆的平衡条件是 。提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析,力臂越长,对应的力越小,力臂越短,对应的力越大,二者之间可能是反比关系,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1×L1=F2×L25.交流与评估:
(1)实验前,如何调节螺母使其在水平方向平衡?
提示:调节杠杆两端的螺母,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)为什么使杠杆在水平位置平衡?
提示:当杠杆在水平位置平衡时,作用在杠杆上的动力和阻力,即钩码的重力恰好与杠杆垂直,此时力臂与杠杆在一条直线上,力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出。
参考答案:便于测量力臂,且可克服杠杆本身重力对实验的影响。(3)在实验过程中,还能再调节螺母吗?
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)实验中 (选填“能”或“不能”)采用弹簧测力计进行实验。
提示:如果用弹簧测力计代替一组钩码,此时拉力为动力,钩码的重力为阻力,使用弹簧测力计还可以使动力和阻力在支点同侧进行实验,为了便于读出力臂的数值,拉力的方向竖直向上。
参考答案:能一、杠杆
1.定义:物理学中,能绕着某一_______转动的硬棒。
2.五要素:
(1)支点:杠杆绕着_____的点。
(2)动力:使杠杆_____的力。
(3)阻力:_____杠杆转动的力。
(4)力臂:从支点到_________的距离。
①动力臂:_____的力臂。
②阻力臂:_____的力臂。固定点转动转动阻碍力作用线动力阻力二、杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡:杠杆在___________作用下处于_____状态或绕
支点匀速转动状态。
2.内容:杠杆的动力乘动力臂_____阻力乘阻力臂,即杠杆的动
力臂是阻力臂的几倍,杠杆的动力F1就是阻力F2的_________。
3.内容:__________________________,即________。动力和阻力静止等于几分之一动力×动力臂=阻力×阻力臂F1L1=F2L2考点 1 力臂的画法?
【典例1】(2013·吉林中考)如图是用螺丝刀撬开桶盖的示
意图,请在图中画出动力F1的力臂。【思路导引】解答本题的关键是明确力臂的画法。【精讲精析】本题考查力臂的画法。力臂是指从支点向力的
作用线作垂线,垂线段的长即为力臂;过支点O向动力F1的作用
线作垂线,则垂线段即为力臂L。
答案:【方法归纳】杠杆力臂的画法
(1)找支点。
(2)画力的作用线:必要时用虚线将力的作用线(或反向)延长。
(3)画力臂:从支点O向力的作用线引垂线(画垂足),垂线段就
是力臂。
(4)标力臂:用大括号或箭头标出,并在旁边标注L1或L2表示动
力臂或阻力臂。
即一定点,二画线,由点到线引垂线,力臂长短等此线。考点 2 杠杆的平衡条件?
【典例2】(2013·玉林中考)下面是小王利用刻度均匀的匀质
杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重0.5N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠
杆左端下沉,这时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)
端调节,直到杠杆在水平位置平衡。(2)如下左图所示,①在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂
个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡。
②把B点处的钩码取下,在B点处施加一个竖直向下的拉力
F= N时,杠杆仍然在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜
时,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将 (选
填“变大”“变小”或“不变”)。原因是 。(3)如果小王又进行了如上右图所示的探究,考虑杠杆 的
影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水
平位置平衡时,弹簧测力计的示数应大于 N。
【思路导引】解答本题的关键是对杠杆平衡条件的理解和应用。
关键点1:调节杠杆在水平位置平衡和调节天平的横梁平衡操作
是相同的。
关键点2:根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡。【精讲精析】本题考查探究“杠杆的平衡条件”的实验。
(1)调节杠杆平衡时应按照“左偏右调、右偏左调”的原则。
所以左端下沉时应向右调节;(2)①根据杠杆平衡条件可得:
,所以应该在B点处挂6个同样的钩码;②在B点处施
加的竖直向下的拉力F=0.5N×6=3 N;当拉力F向右倾斜时,其力
臂变小,所以,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将变
大;(3)由于杠杆有重力,且此时杠杆重力的作用点不在支点,所
以杠杆的重力影响了杠杆的平衡;若不考虑重力,用弹簧测力计
在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,弹簧测力计
的示数应为 但由于拉力还要克服杠杆重力,
所以弹簧测力计的示数应大于3N。答案: (1)右 (2)①6 ②3 变大 拉力的力臂变小
(3)重力 3【方法归纳】判断杠杆的平衡
(1)判断平衡状态:杠杆在水平位置处于静止状态。
(2)杠杆平衡的判断: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。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。本题考查对杠杆的理解。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作是杠杆,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,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.如图所示的杠杆中,动力的力臂用l表示,图中所画力臂正
确的是 ( )【解析】选D。本题考查力臂的画法。因为动力的力臂的画法
是过支点作动力作用线的垂线段,而A、B选项中线段与动力作
用线不垂直;C项表示力臂的不是支点到动力作用线的垂线段,
D项是支点到动力的作用线的垂线段。故选D。3.(2012·益阳中考)如图所示,在已调节水平位置平衡的杠杆
的左边挂一个钩码,下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡
的是 ( )
A.在位置2挂6个相同的钩码 B.在位置4挂2个相同的钩码
C.在位置4挂4个相同的钩码 D.在位置6挂2个相同的钩码【解析】选B。本题考查杠杆平衡条件的应用。从题图中可以
看出,设杠杆左端力的大小为G,力臂为8L;在位置2挂6个相同
的钩码,其作用力为6G,力臂为2L,则G×8L<6G×2L,故A错误;
在位置4挂2个相同的钩码,其作用力为2G,力臂为4L,则G×8L=
2G×4L,故B正确;在位置4挂4个相同的钩码,其作用力为4G,力
臂为4L,则G×8L<4G×4L,故C错误;在位置6挂2个相同的钩码,
其作用力为2G,力臂为6L,则G×8L<2G×6L,故D错误。故选B。4.小林同学在农村老家发现一种“舂米对”的古代简单机械,
其示意图如图所示。使用这个装置时,人在A端用力把它踩下后
立即松脚,B端就会立即下落,打在石臼内的谷物上,从而把谷物
打碎。用力将它踩下去的过程中,动力是 (选填“自身
的重力”或“脚踩的力”),脚松开到打在石臼内的谷物时,自
身的重力是 (选填“动力”或“阻力”)。【解析】将该装置看成一个杠杆,用力踩下这个装置的时候,
脚踩的力使得杠杆转动,而装置自身的重力阻碍了杠杆的转
动;因此,在这个过程中,动力是脚踩的力,阻力是杠杆自身的
重力。脚松开后,杠杆在自身的重力作用下转动,此时使杠杆
转动的力是杠杆自身的重力。
答案:脚踩的力 动力5.(2013·南京中考)如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身
体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的体重为550 N。地面
对手的支持力F的力臂是 m,大小为 N。【解析】本题考查杠杆的平衡条件。题图中把O作为支点,重
力G看作阻力,支持力F看作动力,则动力臂(支持力F的力臂)为
0.9 m+0.6 m=1.5 m,阻力臂(重力的力臂)为0.9 m,由杠杆平
衡条件F×1.5 m=550 N×0.9 m,解得F=330 N。
答案:1.5 3306.(2013·南充中考)如图所示的水平杠杆中,O为支点,请画出
图中力F1和F2的力臂L1和L2。
【解析】本题考查力臂的画法。沿力F1和F2的方向画出两力的
作用线,从支点O向力F1和F2的作用线作垂线段,在垂线段与力
F1和F2的作用线相交处标上垂直符号,用大括号把力臂标出来,
把力臂的名称写在大括号附近。答案:如图所示7.物理实验小组的同学,利用如图所示的装置,在杠杆支点的
两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。
(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡
螺母向 (选填“左”或“右”)移动,将杠杆调在水平
位置的目的是方便测量 。
(2)实验中测得的数据如表所示,表格中漏填的数据为
N。(3)有的同学按现有方案得出如下结论:“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”。这个结
论与杠杆平衡条件不符,原因是实验过程中 (填字母)。
A.没有改变力的大小
B.没有改变力的方向
C.没有改变力的作用点
D.实验次数较少,结论具有偶然性【解析】本题考查了杠杆平衡条件的探究。
(1)杠杆左低右高,故应将平衡螺母向右调节,直至杠杆在水平位置平衡;由于力臂是支点到力的作用线的垂直距离,调节杠杆在水平位置平衡时,可以方便地读出力臂;
(2)第三组的阻力为
(3)“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”,是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向,B正确。
答案:(1)右 力臂 (2)1 (3)B 找找你容易错在哪里
如图所示的裁纸刀,O为支点,画出动力F的力臂l。学生自答教师点评
①错误地把支点到力的作用点的连线当作力臂l。
②错误地把力的延长线上力的作用点到垂足的连线当作力臂l。
正确答案
