2024贵阳中考物理二轮重点专题研究 第9讲 第1节 杠杆（课件）(共43张PPT)

(共43张PPT)
杠杆
第1节
知识精讲
2
考点清单
实验突破—科学探究素养提升
3
实验 探究杠杆的平衡条件
贵阳近年真题及拓展
1
重难点突破
贵阳近年真题及拓展
命题点
1
杠杆类型的判断
1. (2022贵阳8题3分)人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法正确的是(　　)
A. 筷子可以省距离
B. 所有剪刀都一定省力
C. 定滑轮可以省力
D. 撬棒越短一定越省力
A
2. (2020贵阳9题3分)撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具．如图所示是工人利用撬棒撬动大石头的情景，撬棒上O点为杠杆的支点．下列分析正确的是(　　)
A. 此时撬棒为等臂杠杆
B. 应用此撬棒的主要目的是省力
C. 力F的作用点靠近O点会更省力
D. 应用此撬棒的主要目的是省距离
B
3. (2022贵阳15题2分)杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了________；有时却要使用费力杠杆，那又是为了________．
省力
省距离
4. (2021贵阳15题2分)如图所示，独轮车是我国古代优秀的科技发明成果，若车总重为300 N，与水平地面接触的总面积为3×10－3 m2，则它对地面的压强为________Pa；将车把向上抬起时，独轮车可视为绕O点转动的________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆．
1×105
省力
命题点
2
杠杆平衡条件的应用
5. (2023贵阳10题3分)如图所示是吊车正在起吊货物的示意图．该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕O点转动，从而通过钢绳将货物缓慢吊起．假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直，仅通过转动吊臂提升货物的过程中，则下列分析正确的是(　　)
A. 撑杆对吊臂的作用力不断增大
B. 钢绳对吊臂的作用力不断增大
C. 撑杆对吊臂作用力的力臂不断增大
D. 钢绳对吊臂作用力的力臂不断减小
D
6. (2023贵阳29题8分)杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，如捣米的舂、汲水的桔槔等，现今人们利用杠杆原理制造了更多的机械来帮助我们工作．
如图所示，移动式“塔吊”是现今建筑工地上普遍使用的起重设备，它的机架底安装有类似火车轮形状的轮子，可在水平
地面的轨道上短距离移动(图中A、B两点为轮子
与轨道的接触点)，从而增大“塔吊”的工作范围．
而装配在竖立高塔架上的水平起重架可看成绕固
定轴转动的杠杆，轴的两边为起重臂和装有配重
的平衡臂(O点为固定轴所在的位置)．
请作答下列问题：
(1)若吊钩将重物吊升20 m的高度，用了50 s的时间，求重物上升的平均速度；
(2)若要将质量为103 kg的重物匀速吊升，求吊钩对重物的拉力(不计拴货物的钢绳重)；
解：重物上升的平均速度为
解：重物受到的重力为G＝mg＝103 kg×10 N/kg＝1×104 N
将重物匀速吊升，重物受到的重力与拉力是一对平衡力，则吊钩对重物的拉力为F＝G＝1×104 N
(3)起重臂匀速吊升重物时，如要使起重架平衡，重物G、起重架自身的重力G0与各自力臂的乘积之和(即Gl＋G0l0)，须和配重Gb与其力臂的乘积(即Gblb)相等．若起重架自身的重力G0＝1.2×104 N，l0＝3 m，lb＝6 m，
l＝12 m，当吊钩悬挂G＝2×104 N的重物时，起重架平衡，请计算配重的重力Gb是多大；
解：起重架平衡时满足Gl＋G0l0＝Gblb，
即2×104 N×12 m＋1.2×104 N×3 m＝Gb×6 m
解得Gb＝4.6×104 N
(4)我们发现“塔吊”安装好后，配重是保持不变的，吊升的重物增加时，整个机架不会向重物一侧倾倒；而没有吊升重物时，整个机架也不会向有配重的一侧倾倒．若用GP表示“塔吊”的机架总重(包含起重架的重G0)，重心P的位置如图所示．请你利用杠杆平衡条件分析“塔吊”没有吊升重物时，整个机架不向配重一侧倾倒的原因．
解：没有吊升重物时，起重机可以看作是支点为A的杠杆，支架的总重力GP与支点A到机架总重力GP的垂直距离(l总)的乘积和配重Gb与其力臂的乘积相等，即GPl总＝Gblb，所以整个机架不会向配重一边倾倒．
补充命题点
命题点
3
杠杆作图
7. (2021眉山)如图所示，利用杠杆AOB撬动重物M，O为杠杆支点，L1为杠杆的动力臂，现杠杆处于水平位置平衡．
(1)作出杠杆动力F1的示意图；
(2)作出重物M对杠杆压力F2的示意图．
F2
F1
8. (2021雅安)撬棒是生活中常用的劳动工具，如图所示．请画出重物M对撬棒的压力F2以及人对撬棒的力F1的力臂l1.
l1
F2
9. (2020丹东改编)如图，O点是轻质杠杆AOB的支点，杠杆上的C点受到阻力F2的作用．若使杠杆在图中所示位置静止，请在杠杆上画出所要施加的最小动力F1的示意图，并画出动力臂l1.
l1
F1
机械与人
滑轮及
其应用
杠杆
杠杆的平衡
杠杆的类型
定滑轮
动滑轮
滑轮组
功率
功的
分类
机械效率
功
认识杠杆
定义
五要素
定义
不做功的三种情况
做功的两个必要因素
公式
定义
公式
物理意义
推导式
总功
额外功
有用功
定义
计算公式
提高机械效
率的方法
理解
动能
与势能
动能
势能
重力势能
弹性势能
机械能转化
水能和风能的利用
机械能
及其转化
能量
定义
单位
机械
效率
知识精讲
考点清单
一、认识杠杆
1、定义：在力的作用下能绕着________转动的硬棒.
2、杠杆的五要素
(1)________：杠杆绕着转动的固定点(如图中的O点).
(2)________：使杠杆转动的力(如图中F1).
(3)阻力：________杠杆转动的力(如图中F2).
(4)动力臂：从支点到______作用线的的距离(如图中l1).
(5)________：从支点到阻力作用的距离(如图中l2).
固定点
支点
动力
阻碍
动力
阻力臂
二、杠杆的平衡
1、当杠杆在动力和阻力的作用下处于静止或匀速运动状态时，我们就说杠杆平衡了．
2、杠杆的平衡条件：动力×________＝______×阻力臂，即F1l1＝F2l2 .
动力臂
阻力
三、杠杆的类型
种类 省力杠杆(F1动力) 费力杠杆(F1动力) 等臂杠杆
示意图
力臂的关系 ________ l1 ____l2 l1_____l2
力的关系 F1＜F2 ________ F1＝F2
特点 省力____距离 ____力____距离 _____力______距离
应用 用撬棒撬重物、用瓶盖起子起瓶盖等 用钓鱼竿钓鱼、用筷子夹菜等 用天平称量物体的质量
l1＞l2
＜
＝
F1＞F2
费
费
省
不省
不省
重难点突破
一、动态杠杆分析
例1 如图所示杠杆处于平衡状态：
一题多设问
(1)图甲中，若在两侧钩码下各增加1个钩码，则杠杆的______(选填“左”或“右”)端下沉．
左
(2)图甲中，若将两侧的钩码同时向远离O点的方向移1格，杠杆的___(选
填“左”或“右”)端下沉，若要使杠杆平衡，则应在杠杆两侧同时增加____个钩码．
(3)图乙中，每个钩码的质量均为50 g，若用弹簧测力计竖直向下拉使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为_____N；将弹簧测力计向右倾斜θ角拉，弹簧测力计示数______(选填“变大”“变小”或“不变”)．
右
1
1.5
变大
例2 如图所示，轻质杠杆在中点处悬挂重物，在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F，杠杆保持平衡，保持力F方向不变，当将重物向右移动时，要使杠杆保持平衡，力F将________；将杠杆沿逆时针方向缓慢转动，动力臂将________(两空均选填“变大”
“变小”或“不变”)．
一题多设问
百变例题
变大
变小
变式1　如图所示，若力F始终垂直作用于杠杆，则从A转动到B位置时，力F将_____，阻力的力臂将______(均选填“变大”“变小”或“不变”)．
变大
变大
变式2　如图所示，轻质杠杆在中点处悬挂重物，在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F，杠杆保持平衡，保持力F方向不变，将杠杆逆时针方向缓慢转动至水平位置的过程中，阻力将________，力F将________(均选填 “变大”“变小”或“不变”)．
不变
不变
变式3　如图所示，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力F的大小将______(选填“变大”“变小”或“不变”).
变大
二、杠杆平衡条件的应用
例3　如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40 cm，BC长50 cm.室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处螺钉受到的水平拉力F为_____N(支架重力不计，g取10 N/kg)．为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量_______(选填“靠近”或“远离”)墙壁．
200
靠近
例4　(2021广东省卷)杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具，如图是小明制作的杆秤的示意图．使用时，将待称物体挂在秤钩上，用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置D，使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量，此秤最大称量是10 kg，秤砣最远可移至E点，秤杆和秤钩的质量忽略不计，AB、BC、BE的长度如图所示(g取
10 N/kg)，求：
(1)提起哪处的秤纽，此秤的称量最大？
(2)秤砣质量为多少？
(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2 kg的荔枝时，D与C之间的距离为多少？
(2)秤处于最大称量状态时，根据杠杆平衡条件有mmaxg×AB＝m秤g×BE，
解得m秤＝
(3)根据杠杆平衡条件有m荔g×AC＝m秤g×CD，
解得
解：(1)B
实验突破—科学探究素养提升
图示法过实验
实验
探究杠杆的平衡条件(课标要求必做)
1. 实验装置：
2. 钩码的作用：改变动力F1和阻力F2的大小
3. 实验操作顺序：
(1)将杠杆的支点支在铁架台上；
(2)调节杠杆两端的平衡螺母(左高向____调，右高向____调)，使杠杆在水平位置平衡；
(3)在杠杆两侧挂上适当的钩码并移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡
(4)记录数据
4. 实验结论：杠杆的平衡条件是______________
________________(F1L1＝F2L2)
左
右
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
5. 实验注意事项：
(1)实验过程中______(选填“能”或“不能”)调节平衡螺母
(2)支点处于杠杆中央的目的：避免__________对实验结果产生影响
(3)实验中调节杠杆处于水平平衡状态的目的：便于测量______
(4)多次测量的目的：______________
不能
杠杆自重
力臂
寻找普遍规律
一题多设问
例　如图甲是小明和小华探究“杠杆的平衡条件”的实验装置.
设计与进行实验
(1)将质量分布均匀的杠杆中点作为支点，其目的是避免_________对实验的影响.
杠杆自重
图1
(2)将杠杆支架放在水平桌面上，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态；要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的平衡螺母向_____(选填“左”或“右”)侧调节，直至杠杆在水平位置平衡.
平衡
左
(3)如图乙所示， 杠杆水平平衡后， 小华根据记录的实验数据， 猜想杠杆的平衡条件可能是“动力 ＋ 动力臂 ＝ 阻力 ＋ 阻力臂”. 你认为小明要判断小华的观点是否正确， 在不增加其他器材的前提下， 应该进行的验证性操作是：___________________________________________________
____________________________________________________________________________.
将两侧的钩码同时向靠近(远离)支点的方向移动一格，观察杠杆是否平衡[或将两侧的钩码同时去掉(增加)一个，观察杠杆是否平衡](合理即可)
(4)验证小华的猜想不正确后，再次调节杠杆水平平衡，小明挂上钩码并调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，记录数据．改变钩码的______和位置重复上述实验，记录数据如下表所示．请你帮他将所缺内容补充完整.
实验序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N ______________
1 0.5 10 1 5
2 2 15 1.5 20
3 1.5 10 3 5
数量
阻力臂L2/cm
分析与论证
(5)分析实验数据可得出杠杆的平衡条件为：_________________________
__________________.
F1L1＝F2L2(或动力×动力臂＝阻力×阻力臂)
实验数据分析变式
变式1　其他同学进行实验时，在不改变力臂的情况下，测量出了几组数据如下表，请根据表中数据画出F1和F2的关系图像．
实验序号 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 2.0 0.15 1 0.3
2 3.0 0.15 1.5 0.3
3 4.0 0.15 2.0 0.3
4 5.0 0.15 2.5 0.3
(6)本实验进行了多次测量，其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填字母代号)．
A. 用刻度尺测量铅笔的长度
B. 测量物体的平均速度
C. 探究电流与电压的关系
C
评估与交流
(7)(2021东营)如图乙所示，杠杆平衡后，此时若向左推动右侧钩码的悬线，就会发现杠杆_________(选填“左端下沉”“仍然平衡”或“右端下沉”).
左端下沉
杠杆平衡条件的应用变式
变式2　(2021湘潭改编)在图乙中A点处减少两个钩码，B点处减少一个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，则B点处钩码应向左移动____格．
变式3　(2021十堰改编)将图乙中杠杆右端的钩码换成弹簧测力计进行实验，当弹簧测力计由竖直向下拉转至向右斜拉的过程中，杠杆始终保持在水平位置平衡，则测力计的示数将_____(选填“变大”“不变”或“变小”).
1
变大
(8)(2023成都改编)下列四个因素中，不会带来实验误差的是_____．
A. 铁架台自身的重力足够大
B. 单个钩码的重力不完全相等
C. 悬挂钩码的绳套重力偏大
D. 杠杆与转轴之间的摩擦偏大
A
(9)(2021东营改编)小明提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小明利用图丙所示的装置进行探究，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，
此时弹簧测力计的示数为______N．以弹簧测
力计的拉力为动力F1，钩码处绳子的拉力为阻
力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发
现：当杠杆水平平衡时，F1L1总是大于F2L2，
其原因可能是______________________．
2.3
杠杆自重对实验有影响
创新设问
(10)(创新装置)(2021陕西)其他组同学用如图2所示一个加宽的杠杆装置实
验，此时杠杆处于平衡状态．若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段______(选填“OA”“OB”或“AB”)，此时杠杆_____(选填“仍能”或“不能”)保持平衡．
OA
仍能
图2
(11)(生活实践)港珠澳大桥被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”之一，如图3A所示是其中一座斜拉式通航桥，桥塔两侧对称的多根钢索将桥面紧紧拉住，防止垮塌，可简化为图B所示，工程师为有效减小每根钢索的拉力进一步抽象为图C的结构来设计．斜拉桥跨度大，可方便大量轮船在桥下通行，桥塔高度适中，结构稳定，使水陆空立体交通线互不干扰，整座大桥从设计到建造无不体现了“中国智慧”“中国标准”，更是我国的综合国力、自主创新能力，以及勇创世界一流的民族志气的体现．
图3
由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2得F1＝
，可以通过减小桥体的重力(或减小L2或增大L1)来减小F1
①____________________；
②____________________.
并说明其中一种方案设计的理由：_________________________________
________________________________________________________．
减轻桥体的质量
适当增加桥塔的高度
请在图C中分析出两种减小每根钢索拉力的可操作方案：