八年级物理（第十二章 简单机械）第1节 杠 杆（人教版 学习、上课课件）

12.1杠杆第十二章简单机械 逐点导讲练课堂小结作业提升课时讲解1课时流程2杠杆杠杆平衡条件生活中的杠杆 知识点杠杆知1－讲11.定义一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。物理思想：杠杆是从具有复杂外形的机械中抽象出来的理想模型，其本质是一根可以绕固定点转动的硬棒。前面学习的连通器也是一个理想模型。 知1－讲2.杠杆的五要素五要素物理含义图示支点(O)杠杆可以绕其转动的点动力(F1)使杠杆转动的力阻力(F2)阻碍杠杆转动的力动力臂(l1)从支点到动力作用线的距离阻力臂(l2)从支点到阻力作用线的距离 知1－讲3.杠杆五要素的理解(1)杠杆的支点一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的中间某点。用同一根硬棒做杠杆，使用方法不同，支点位置可能不同，如图1甲、乙所示。 知1－讲(2)作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的，可根据人们的需要来确定，动力和阻力的方向不一定相反，但动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，如图1所示。(图中v表示力使杠杆转动的方向) 知1－讲深度理解：1.杠杆在力的作用下，是绕固定点转动，而不是整体向某个方向运动(平动)。2.杠杆可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的，即在力的作用下，不发生或基本不发生形变。 知1－讲(3)力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，即力臂是点到线的距离，不是点到点的距离。(4)力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。(5)如果力的作用线恰好通过支点，则其力臂为零，此时这个力不能使杠杆转动。(6)力臂的三种表示方法(图2)： 知1－讲特别提示:支点位置与动力方向、阻力方向的关系：当支点在杠杆的一端时，动力和阻力的方向大致相反；当支点在动力和阻力的作用点之间时，动力和阻力的方向大致相同。 知1－练例1[中考·广安]如图3所示是人走路的情形，可将人的脚视为一根杠杆。请在图中画出动力F的力臂l。解：如图4所示。 知1－练解题秘方：画力臂相当于作“点”到“线”的距离。力臂的画法：(1)确定支点——假设杠杆转动，杠杆上相对静止的点就是支点；(2)确定动力和阻力的作用线——分别从动力作用点、阻力作用点沿各自力的方向(或反方向)画线即可得到；(3)画出动力臂和阻力臂——从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的距离为力臂。 知1－练解析：由支点O向力F的作用线作垂线，则垂线段的长度为力F的力臂l。 知1－练1-1.[中考·福建]在图5中画出使用铡刀时动力F的力臂l。解：如图所示。 知2－讲知识点杠杆平衡条件21.杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。杠杆平衡包含静止和匀速转动两种状态。 知2－讲2.探究杠杆平衡条件(1)实验步骤：①首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。 知2－讲②在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，如图6所示，这时杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码所受的重力。 知2－讲③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；把F1、l1、F2、l2的数值填入表格中。④改变F1或l1的大小，相应调节F2和l2，再做几次实验，并将得到的实验数据填入表格中。 知2－讲实验次序动力F1/N动力臂l1/cm动力×动力臂(/N·cm)阻力F2/N阻力臂l2/cm阻力×阻力臂/(N·cm)10.530151.0151521.020202.0102031.520303.01030 知2－讲(2)实验结论：分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能不一样，但动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1×l1=F2×l2)。 知2－讲3.杠杆平衡条件(1)内容：动力×动力臂=阻力×阻力臂。(2)字母表示：F1×l1=F2×l2。(3)理解：不要误认为杠杆平衡条件是：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。当F1l1=F2l2时，杠杆平衡；当F1l1>F2l2时，杠杆朝动力F1的方向转动；当F1l1<F2l2时，杠杆朝阻力F2的方向转动。 知2－讲知识链接:1.实验前要调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡的目的：(1)让杠杆的重心刚好和支点在同一竖直线上，使重力的力臂为零，以消除杠杆重力对实验的影响；(2)当杠杆在水平位置平衡时，力臂恰好与杠杆在同一直线上，这样就可以直接从杠杆上读出力臂的数值。 知2－讲2.杠杆平衡的调节原则：将杠杆两端的螺母向杠杆的翘起端调节。3.实验过程中，不能调节杠杆两端的螺母。4.实验中应通过改变钩码个数和钩码位置相结合的方式进行多次实验。 知2－讲5.实验中利用钩码而不用弹簧测力计拉杠杆的原因：(1)方便计算拉力：F拉=G钩码；(2)利用弹簧测力计拉杠杆时，不易控制拉力的方向始终是竖直向下的。 知2－练[中考·贵港]在探究杠杆的平衡条件的实验中。例2 知2－练解题秘方：试题属于验证性实验题，可利用所学的知识和规律，对号入座，直接解答。 知2－练(1)如图7甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应该向_______(填“左”或“右”)移动右端的平衡螺母。解题秘方：如图甲，杠杆的右端上翘，可以将左端或右端的平衡螺母向翘起端移动。右 知2－练(2)实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂3个钩码时，如图乙所示，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡：①_________________；②________________。(请设计两种方案)在G处挂2个钩码在E处挂3个钩码 知2－练解题秘方：设一个钩码重为G，杠杆上每格长度为l，杠杆在水平位置平衡时：左边有3G×4l=12Gl，右边有2G×6l=3G×4l=4G×3l=6G×2l=12Gl，可见可以在G处挂2个钩码，或在E处挂3个钩码，或在D处挂4个钩码，或在C处挂6个钩码。 知2－练(3)通过对实验数据进行分析处理，可得出结论：杠杆平衡条件是____________________________。解题秘方：经过实验探究得出杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。动力×动力臂=阻力×阻力臂 知2－练2-1.在探究“杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度相等的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、重力为0.5N的钩码若干个。 知2－练(1)如图8甲所示，杠杆处于平衡状态。若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，那么杠杆的________(填“右”或“左”)端下沉。右 知2－练(2)在图乙中，将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，如果要继续保持杠杆在水平方向静止，弹簧测力计的示数要__________(填“变小”“不变”或“变大”)。变大 知3－讲知识点生活中的杠杆31.杠杆的分类根据动力臂和阻力臂的关系，可将杠杆分为三类：省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆。 知3－讲2.三类杠杆的比较省力杠杆等臂杠杆费力杠杆示意图力臂关系l1>l2l1=l2l1<l2力的关系F1<F2F1=F2F1>F2特点省力但费距离不省力也不费力，不省距离也不费距离费力但省距离应用钢丝钳天平镊子 知3－讲误区警示:1.不要误认为费力杠杆会费力就没有用处，人们使用费力杠杆可以省距离，比如筷子、钓鱼竿的使用。2.有些杠杆由于使用方法的不同，可能省力，也可能费力，如使用如图9所示的剪刀，若动力F1不变，被剪的物体置于a处时，剪刀是省力杠杆，被剪的物体置于b处时，剪刀是费力杠杆。 知3－练[中考·江西]如图10所示，是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景，此时扫帚属于_______(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。例3费力 知3－练解题秘方：判断杠杆类型的两种方法：(1)根据动力臂l1和阻力臂l2的长短关系判断；(2)根据应用目的和效果判断：省力杠杆一般在阻力大的情况下使用，费力杠杆一般在阻力小的情况下为了省距离而使用。 知3－练解析：方法一：扫地时，扫帚相当于一个杠杆，其示意图如图11所示，可见其属于费力杠杆。方法二：用扫帚扫地时，手移动较小的距离，可以扫过较大的面积，根据杠杆的特点知其属于费力杠杆。 知3－练3-1.[中考·邵阳]某天，“生物”和“物理”两位老师在一起进行体育锻炼。“生物”老师伸出健硕的手臂对“物理”老师说：“看，我能提起很重的物体哦(如图12)！”“物理”老师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。” 知3－练以下对于这根杠杆在提起重物的过程中，分析合理的是()A.前臂杠杆的支点O在肘关节处B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力C.重物给前臂的力F2是动力D.前臂是一根省力杠杆A 杠杆杠杆定义能绕固定点转动的硬棒平衡条件F1l1＝F2l2分类省力杠杆费力杠杆等臂杠杆