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人教版物理8年级下册培优备课课件(精做课件)12.1.1杠杆及杠杆的平衡条件第十二章简单机械授课教师:Home .班级:八年级(*)班.时间:.“来自东方的神秘力量”
思考:人为什么可以轻松地吊起小汽车?
视频 吊起小汽车
课堂导入
观察图中的跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械,你认为这些机械有什么共同的特点呢
甲 跷跷板
乙 用羊角锤拔钉子
丙 开瓶器
特点:一根硬棒;在力的作用下能绕一个固定点转动。
新知探究
知识点1 杠杆
1.定义:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是一个杠杆(lever)。
杠杆
“硬”的含义是指不考虑发生形变的理想情况
理想模型
是最简单的机械之一
新知探究
知识点1 杠杆
钢丝钳
杆秤
镊子
道钉撬
火钳
独轮车
新知探究
知识点1 杠杆
2.五要素:
O
F1
l1
F2
l2
支点O:杠杆绕着转动的固定点
动力F1:使杠杆转动的力
阻力F2:阻碍杠杆转动的力
动力作用线
阻力作用线
动力臂l1:支点到动力作用线的垂直距离
阻力臂l2:支点到阻力作用线的垂直距离
动力F1
阻力F2
支点
动力F1
阻力F2
支点
O
A
B
A
B
O
新知探究
知识点1 杠杆
1.作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的,动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,但动力和阻力的方向不一定相反。
知识梳理
知识梳理
2.力臂不一定在杠杆上,当力的作用线不垂直于杠杆时,力臂与杠杆不重合。
4.当力的作用线恰好通过支点时力臂为零,这个力不能使杠杆转动。
3.支点一定在杠杆上,动力和阻力可以在支点两侧,也可在支点同侧。
A.
B.
C.
D.
典型例题
解析:如图
例1、如图所示,用瓶起子开启瓶盖时可以抽象为一个杠杆,如果不计自重,在图中,能正确表示瓶起子工作示意图的是( )
B
F1
F2
O
新知探究
知识点1 杠杆
力臂的画法
1.确定支点O。
2.确定动力和阻力及其作用线。
3.画出动力臂和阻力臂,并标注。
F1
F2
l1
l2
例2、如图是一台简易吊车的示意图,请画出力F 1 的力臂l1 、阻力F2及其力臂l2。
典型例题
解析:
确定支点为O,动力为F1,阻力为重物G对吊车的拉力F2,根据力臂的定义即可做出相应的力臂。
F2
l1
l2
练习巩固
练习1.试画出羊角锤拔钉子时的支点、动力、阻力和相应的力臂。
新知探究
1.杠杆的平衡
知识点2 杠杆的平衡条件
当杠杆在动力和阻力作用下静止时,我们就说杠杆平衡了。
杠杆在满足什么条件时才会平衡?
缓慢匀速转动
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
实验
探究杠杆的平衡条件
探究杠杆的平衡条件,就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系。
实验思路
容易想到:杠杆支点两侧所受的动力、阻力,以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡,所以应该找出这四个量之间的关系。
问题:杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?
猜想:
1.动力×动力臂=阻力×阻力臂;
2.动力/动力臂=阻力/阻力臂……
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
设计:
先保持杠杆一侧的两个量不变,如左侧的阻力和阻力臂,改变另一侧的两个量,即右侧的动力和动力臂。
然后再保持右侧的动力和动力臂不变,改变左侧的阻力和阻力臂。
综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。
实验装置
杠杆
钩码
支架
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
调节杠杆两端的螺母,使杠杆保持水平并静止,达到平衡状态。
实验过程
“左低右调、右低左调”
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
1.如图所示,给杠杆两侧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的大小等于各自钩码所受的重力的大小。
2.把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;把F1、F2、l1、l2的数值填入下表。
3.保持阻力F2和阻力臂l2不变,改变动力F1,相应调节动力臂l1的大小,再做几次实验,把数值填入下表。
4.保持动力F1和动力臂l1不变,改变阻力F2,相应调节阻力臂l2的大小,再做几次实验,把数值填入下表。
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1
2
3
4
5
6
…
新知探究
视
频
知识点2 杠杆的平衡条件
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
实验结论
要使杠杆平衡,需要满足以下条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1.0 0.05 0.5 0.10
2
3
4
…
1.5 0.05 0.5 0.15
1.5 0.10 1.0 0.15
1.0 0.15 1.0 0.15
×
×
=
想想议议
新知探究
知识点2 杠杆的平衡条件
在上面的实验中,我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察下图所示的杠杆,它与上面实验中研究的杠杆有什么不同
动力和阻力位于支点同侧,仍有F1l1=F2l2
1. 日常生活中,很多工具或设施可以抽象成杠杆模型。关于杠杆,下列说法中正确的是( )
A. 杠杆一定是一根直棒
B. 杠杆的力臂一定在杠杆上
C. 从支点到阻力作用线的距离叫作阻力臂
D. 作用在杠杆上的动力和阻力的方向一定相反
返回
C
2. 如图所示,用螺丝刀在A处用力撬图钉,但没有撬动,下列说法正确的是( )
A. C点为螺丝刀的支点
B. 螺丝刀受到的阻力方向为竖直向上
C. 螺丝刀处于平衡状态
D. 线段CA为力F的力臂
C
返回
3. 如图,画出手作用在独轮车上的力F1的力臂l1及独轮车所受重力的示意图。
如图所示
【点方法】
画力臂的方法:(1)找支点;(2)画力的作用线;(3)画力臂;(4)标力臂。
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4. 小荣做“探究杠杆的平衡条件”的实验,如图所示。
(1)实验前若杠杆分别是在如图甲和乙所示位置静止,其中杠杆处于平衡状态的是________(填“甲”“乙”或“甲和乙”)。为了________________和避免杠杆自重对实验的影响,需要调节杠杆在水平位置平衡,图甲中杠杆的平衡螺母应向________(填“右”或“左”) 调节。
甲和乙
便于测量力臂
右
(2)如图丙所示,在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力 F2,测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如下表:
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0. 5 20. 0 1. 0 10. 0
2 1. 0 15. 0 1. 5 10. 0
3 1. 5 10. 0 0. 5 30. 0
…
分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是_____________。
F1l1=F2l2
(3)如图丙所示,杠杆处于平衡状态,下列措施中杠杆会再次处于平衡状态的是________。
A. 两边加上相同质量的钩码
B. 两边钩码都向中间移动相同的距离
C. 两边钩码的质量都变为原来的2倍
C
(4)实验时,还可以把一边的钩码去掉,改用弹簧测力计让杠杆平衡(设弹簧测力计的拉力为动力)。如图丁所示,动力从a位置转到b位置的过程中,弹簧测力计的示数会________(填“变大”“变小”或“不变”), 原因是________________________________________________________________________________________________。
变大
动力臂变小,阻力、阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可得,动力变大
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5. 小荣在成长笔记中记录了如下错题,请你帮助她找出错误之处、分析错因并写出正确的解答过程。
错题记录
站立地面踮脚跟是中国传统文化“八段锦”的第八式。如图为踮脚跟时左脚的一些相关数据,当脚跟抬离地面时,请你计算小腿肌肉拉力F1的大小。
错题改正
错误之处:________________。
错因分析:
_________________________________________________。
力臂l1错误
把阻力作用点到动力作用线的距离当作动力臂l1
正确解答:
____________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________。
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6. 如图所示,大人和小孩分别坐在跷跷板的两侧,当两人双脚离地后最有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是( )
A
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7. 如图,粗细均匀木棒AB长为1 m,水平放置在O、O′两个支点上,已知AO、O′B长度均为0. 25 m。若把B端竖直向上稍微抬起一点距离,至少需要用力40 N,则木棒的重力为( )
A. 160 N
B. 120 N
C. 80 N
D. 40 N
B
【点拨】设木棒AB的重心在C点,抬起B端时的支点为O,由于AO=0. 25 m,则抬B端的力的力臂OB=AB-AO=1 m-0. 25 m=0. 75 m,
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8. [2025重庆期中] 随着“双减”政策的逐步落实,同学们有了更多的时间参与体育锻炼。如图是小德放学期间玩耍单杠的情景。单杠由左右两个支架和横梁组成,小德在爸爸的保护下,双手交替向右移动,则右侧支架对横梁的支持力F与小德移动距离s之间的关系是( )
A
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9. 如图是超市用的手推车,当前轮遇到障碍物时,应该是________(填“压”或“抬”)车把,支点是点________;当后轮遇到障碍物时,应该是________(填“压”或“抬”)车把,支点是点________。
压
C
抬
B
【点拨】
当车的前轮遇到障碍物时,人应向下压车把,车体是绕着点C转动的,故点C就是支点。当后轮遇到障碍物时,人应向上抬车把,车体是绕着点B转动的,故点B就是支点。
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10. 如图所示,将2黑、4白两种球分别装入挂盘中,悬挂于杠杆两边,此时杠杆平衡(杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计),则左右两边杠杆所受拉力的大小之比为________;1个黑球和1个白球的质量之比为________。
1∶2
1∶1
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11. 图甲是脚踏式翻盖垃圾桶,图乙是该垃圾桶上两根杠杆GHI和ABC组合的示意图。当脚竖直向下踩G处时,连接I处的竖直直杆将桶盖顶起,请你画出脚踏时杠杆GHI上的动力F1、动力臂l1和阻力F2。
如图所示
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12. [2025北京节选] 如图甲所示的载货汽车,其前面为“单轴-单轮”(一根轴上有2个车轮),后面为“单轴-双轮”(一根轴上有4个车轮),如图乙所示。装货后该货车总质量为16 t。实际货车和货物整体的重心到前、后轴的距离一般不相等,常偏向车的后半部,为简化研究问题,假设整体重心C到前、后轴的距离相等,水平地面对货车前面两个车轮的作用力相等,等效作用在A点;
水平地面对货车后面四个车轮的作用力均相等,等效作用在B点;因此,货车可看成水平杠杆,如图丙所示,AB距离等于前、后车轴间的距离,C在AB中点。g取10 N/kg。求货车在B点所受的总支持力。
【解】货车的总质量m=16 t=1. 6×104 kg,货车的总重力G=mg=1. 6×104 kg×10 N/kg=1. 6×105 N,把货车看成杠杆,以A点为支点,B点的支持力F1为动力,货车重力G为阻力,如图所示,其中AB为动力臂l1,AC为阻力臂l2,根据杠杆平衡条件得,G×AC=F1×AB,又因为C在AB的中点,所以AB=2AC,
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13. 乒乓球、保龄球等表面都是光滑的,为什么高尔夫球的表面上布满小坑呢?经有关科学家研究发现:两个等大的球,一个表面布满小坑,另一个光滑,在空中高速飞行时,表面布满小坑的球受到的空气阻力较小。现将质量与体积均相等的两个小球A(表面布满小坑)和B(表面光滑)分别利用细绳悬挂在等臂杠杆的两端,使杠杆水平平衡,如图所示。
当从两球正下方同时以相同速度(足够大)的风对准它们竖直向上吹时,则以下说法中正确的是( )
A. 杠杆左端下降
B. 杠杆右端下降
C. 杠杆仍然在水平方向处于平衡状态
D. 无法判断杠杆的转动情况
A
【点拨】由题意知,风向上吹对小球的作用力相当于小球向下运动时受到的阻力,所以小球受到的阻力向上,对小球进行受力分析,小球受三个力作用,竖直向下的重力、向上的拉力和阻力,表面布满小坑的球受到的阻力小,但是两球重力一样大,所以表面布满小坑的球受到的拉力大,所以对杠杆的拉力大。而杠杆原来处于平衡状态,所以有风对准小球竖直向上吹时杠杆左端下降,故选A。
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14. [2025重庆一模] 如图所示,AOB为轻质杠杆,O为支点,OA=OB=2 m。地面上一质量为2 kg,棱长为10 cm的实心正方体物块M用一不可伸长的细杆连到OB的中点C。将一小桶P的中心放在距A点1. 6 m的位置,此时杆对C点的作用力为8 N,g取10 N/kg,
下列说法正确的是( )
A. 若使小桶P向右移动,M对地面的压强将变小
D
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杠杆
定义
课堂小结
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒
平衡条件
支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂
F1l1=F2l2
五个要素