江苏省常州市花园中学九年级物理上册《11.1 杠杆》课件 苏科版.ppt

杠杆 简单机械 杠杆 滑轮等 任何复杂而先进的机械 都是由杠杆 滑轮 轮轴 斜面等简单机械组合而成的 一 杠杆的概念 1 2 3 固定点 绕固定点转动 硬棒 力的定义 在力的作用下 绕固定点转动的硬棒叫杠杆 杠杆有什么共同的特征呢 棍棒成为杠杆的条件 1 棍棒可以是任意形状 但必须是硬的 不易变形 2 要有动力和阻力的作用 3 要有一个固定点 杠杆是否都是直的 答 杠杆可以是直的 也可以是弯的 但必须是硬的 提问 什么是力臂 答 力臂是支点到力的作用线的垂直距离 思考 力臂是一定在杠杆上吗 答 不是 想一想 1 力臂是支点到力的作用线的垂直距离2 力臂的确定方法 首先找到支点 分析受力 确定各力的作用点和力的方向 作力的示意图 过力的作用点 在力的方向上作出力的作用线 力的作用线的延长线用虚线画出 从支点出发 向力的作用线或延长线作垂线 垂足 画出两线交点的垂足 从支点到垂足的长度即为力臂的大小 力臂用虚线表示 力臂两端点用大括号标出并注明字母l 如l1或l2 字母的脚标与相应力的角标一致 力臂的作法 力的作用线 动力臂 阻力臂 动力 阻力 力的作用线 o 支点 杠杆 五要素 支点 杠杆绕着转动的固定点 用o表示 支点可以在棒的一端 也可以在棒上其他位置 杠杆转动时 支点的位置是相对固定的 动力阻力 使杠杆转动的力 用f1表示 阻碍杠杆转动的力 用f2表示 不论动力 阻力 杠杆都是其他物体作用在杠杆上的力 杠杆是受力物体 如果力的作用线通过支点 对杠杆不起作用 该力的力臂则为0 动力臂阻力臂 从支点到动力作用线的距离 用l1表示从支点到阻力作用线的距离 用l2表示 a 力的作用线 通过力的作用点 沿力的方向所画的一条直线 b 距离 点到直线的垂线段的长度 力臂可能在杠杆上 也可能不在杠杆上 若一个力作用在杠杆上 作用点不变 但是作用的方向改变 力臂是要改变的 各种工具的动力点 阻力点及支点 筷子 開瓶器 鑷子 指甲剪 支点 动力点 阻力点 支点 动力点 阻力点 支点 动力点 阻力点 支点 动力点 阻力点 如图所示的是斜拉旅行箱站立时的简化模型 箱内物品有轻有重 较重物品是放在箱的上部还是下部省力呢 请画出它的动力臂l1和阻力臂l2 忽略箱体和轻物品的重力 解 本题杠杆的五要素见图所示 不论重物体放在何处 动力臂l1 阻力fz 即物重 是不变的 根据杠杆平衡条件可知 要想省力 即减小f1 只有减小阻力臂l2 即将重物体放在箱的下部 l1 f1 l2 f2 o 杠杆示意图的作法 扳钉子 f2 f1 l1 l2 o o f1 f2 l2 l1 l1 f1 l2 f2 杠杆平衡的条件 杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力的共同作用下 处于静止状态 或绕支点作匀速转动时 都叫做杠杆平衡 探究杠杆平衡条件的实验 一 实验的目的 探究杠杆平衡的条件二 实验器材 带有刻度的杠杆 铁架台 测力计 钩码 线 杠杆尺的特点 1 横杠能围绕支点转动 2 横杠处于平衡状态 3 横杠左右两边有小格 距离相等 1 2 3 4 1 2 3 4 支点 挂在杠杆尺左边的钩码看作是重物 钩码挂的格数就是重点的位置 挂在杠杆尺右边的钩码的重量就是提起重物所用的力 钩码挂的格数就是力点的位置 1 把杠杆的中点支在铁架台上 调节杠杆两端的螺母 使杠杆在水平位置上保持平衡 2 用线系着钩码 分别挂在杠杆的两侧 改变钩码的个数或在杠杆上的位置 使杠杆在水平位置上仍保持平衡 使杠杆在水平位置重新平衡 目的是从杠杆上的刻度值直接读出力臂的长度 把支点右侧的钩码作用于杠杆上的力 等于钩码所受的重力 当作动力f1 把支点左侧的钩码作用于杠杆上的力当作阻力f2 记下动力f1 阻力f2 动力臂l1 阻力臂l2的数值 3 改变力和力臂的数值 再做三次实验 将结果填入下表 三 实验步骤 数据记录 4 对表格中的数据进行分析 可以得出的初步结论是 综合上述实验可以初步得出 杠杆平衡的条件是 注意事项 1 在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母 使杠杆水平平衡 2 挂钩码后 不能再动平衡螺母 3 读数时 杠杆仍要求是处于水平平衡状态 以便直接读出力臂的长度 杠杆的平衡条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂上式的意义是 动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的几分之一 例如用抽水机抽水时 加在抽水机手柄上的力是150牛 如果动力臂是60厘米 阻力臂5厘米 即动力臂是阻力臂的4倍 动力就是阻力的四分之一 由此可知抽水机的柄受到的阻力是600牛 杠杆的分类 省力杠杆 费力杠杆 既不省力 也不费力杠杆 杠杆三点之间的关系 分类 用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离 用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离 用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离 火钳 核桃剪 镊子 天平 筷子 开瓶器 定滑轮 1 省力杠杆动力臂大于阻力臂的杠杆 平衡时阻力大于动力 省力费距离 若l1 l2 则f1f2如筷子 镊子 食品钳 缝纫机的脚踏板 船桨 钓鱼杆等 3 等臂杠杆动力臂等于阻力臂的杠杆 使用这种杠杆既不省力 也不费力 既不省距离 也不费距离 若l1 l2 则f1 f2如摩天轮 天平的横梁等 理解 1 省力杠杆 省力但费距离 费力杠杆 费力但省距离 既省力又省距离的杠杆是没有的 2 判断杠杆省力或费力的方法 1 画出杠杆的示意图 标出杠杆的支点 动力 阻力 动力臂和阻力臂 2 通过判断杠杆动力臂与阻力臂的大小来确定 阻力点 支点 用力点 理发剪 铁皮剪 通过对力点 重点 支点的分析 理发剪是费力杠杆 铁皮剪是省力杠杆 填空题 杠杆处于静止或匀速转动的状态叫杠杆平衡 杠杆的平衡条件是f1l1 f2l2 当杠杆的动力臂比阻力臂短时是费力杠杆 但可省距离 下面举出的是几种根据杠杆原理制成的工具 a 钳子 b 铡刀 c 镊子 d 理发剪子 e 剪铁皮剪子 f 天平 g 定滑轮 h 起钉锤 i 指甲刀 j 起子 k 缝纫机踏板 其中abehij是省力杠杆 cdk是费力杠杆 fg等臂杠杆 天平实质上是一个等臂杠杆 它的工作原理是杠杆原理 定滑轮实质是一个等臂杠杆 它不省力 但可以改变力的方向 动滑轮的实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆 它可以省一半力 但不改变力的方向 如图 把重30n的物体匀速向上拉起 弹簧测力计的示数是16n 若不计摩擦 拉力f 16n 动滑轮重2n 有一杆秤 若秤砣末端掉了一小块物体 则测得的物体质量比真实值大 若秤盘端掉了一小块物体 则测得的物体质量比真实值小 若两端末同时掉了同质量的一小块物体 则测得物体的质量比真实值大 在研究杠杆平衡的条件实验中 所用的器材有带刻度的杠杆 铁架台 钩码 线和弹簧测力计等 在图中每一个钩码质量均相同 杠杆已平衡 如果此时将两边的钩码同时远离支点一格 则杠杆将不能平衡 填 能 不能 一个杠杆的动力臂与阻力臂之比为4 1 则该杠杆是省力杠杆 动力与阻力之比是1 4 若此杠杆受到的阻力是60n 则当动力为15n时 杠杆处于平衡状态 用一个滑轮组提升重物 当拉力f将绳子自由端拉下2m时 物体才上升0 5m 由此可知该滑轮组是一个省力 填 省力 费力 机械 如果物重是400n 则拉力f 100n 不计滑轮和绳重 不考虑摩擦 简单机械在我国古代就有了很多巧妙的应用 护城河上安装使用的吊桥就是一个应用 图中是现在演电影场景中模仿古时护城河而设计的一个吊桥 在吊桥上安装了一个定滑轮 它的作用是改变用力方向 吊桥相当于一个杠杆 其中它的支点是c点 如图是杆秤的示意图 a b是此杆秤的两个提纽 当分别用两提纽称物体质量时 且秤砣都在杆秤同一位置 则使用提纽时称量的物体质量要大 如果将提纽b由原来的细绳换成质量较大的细铁丝 那么 使用提纽称量物体质量时将不准确 且称得的物体的质量将比物体的真实质量 填 大 小 a a 小 的读数为6牛 则甲的重力为牛 4 如图所示茶壶的容积为600ml 用它最多可装水600g 若以o为支点提壶把向杯中倒水 则它相当于一个 杠杆 选填 省力 费力 或 等臂 省力 图11是油压千斤顶的示意图 大活塞的直径是小活塞直径的5倍 大活塞上的重物g 5 103牛 o为支点 ab ob 3 1 要将重物g举起来 至少在a端加多大的力 不计摩擦 答 50牛 地面上有一根粗细不同的木杆 抬起a端需用力200n 而抬另一端b端时需用力150n 则该木杆端较粗 整个木杆的重量为n 一扁担长1 5m 前端挑200n的货 后端挑300n的货 则肩膀应该离扁担前端m处 才能使扁担平衡 平衡后肩受到的压力为n 不计扁担质量 饲养员用铡刀铡草喂动物时 为了铡草时省力 饲养员应把草放在 填 靠近 远离 轴的地方 这样可以使动力臂 阻力臂 而达到省力的目的 a 350 0 9 500 靠近 增长 缩短 在做 研究杠杆平衡条件 实验时 把杠杆挂在支架上以后 首先要调节 杠杆两端的调节螺母 使杠杆处在 水平 位置并保持平衡 杠杆的平衡条件可以用公式表示为 f1l1 f2l2 从这个公式中可以看出 杠杆平衡时动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的 几分之一 如果使用撬棒的动力臂是100cm 阻力臂是30cm 当用60n的动力时 能撬动重 200 n的物体 如图12 13所示 重为9n的物体挂在b处 o为支点 要想使杠杆保持水平平衡 在a处施加的最小的力是 3 n 方向 竖直向上 有10袋50kg的水泥想运往3楼使用 请你想想办法 如果你需要的设备都能提供 请设计三种简单装置 只说名称 1 2 3 其中最好的是 原因是 我们在研究两根粗细 树枝叶茂程度相近但高度不同的两根树易被风吹倒时 可以把树看成一个什么模型 由此可判断哪种树易被风吹倒 答 斜面 杠杆 滑轮组 滑轮组 方便 占位置小 杠杆模型 较高的树易被吹倒 图10是锅炉安全阀示意图 阀的横截面积s为4厘米2 oa ab 1 2 若锅炉能承受的最大压强为5 4 105帕 在b处应挂多重的物体g 若锅炉能承受的最大压强减小 为保证锅炉的安全 应将重物向什么方向移动 答 72牛 向左 判断题支点到动力作用点的距离就是动力臂 天平是利用杠杆的平衡条件来称出物体质量的 一般杆秤有两个提纽 使用它称较重的物体时 常用离秤钩较近的提纽 支点总是在动力作用点与阻力作用点之间 动力臂和阻力臂不一定都在杠杆本身上 室内有一种装垃圾的桶 如图所示 使用时用脚踩踏板 桶盖开启 松开脚时 盖由于受到重力作用 而自动盖上 则开启盖子时 根据图中所示结构可知 a 桶中只有一个杠杆在起作用 且为省力杠杆 b 桶中只有一个杠杆在起作用 且为费力杠杆 c 桶中有两个杠杆在起作用 且都是省力杠杆 d 桶中有两个杠杆在起作用 且一个是省力杠杆 一个是费力杠杆 答案 d 一个原来处于平衡状态的杠杆 如果再作用一个力后 杠杆仍然平衡 则此力是a 只能作用在动力的作用点上 b 只能作用在阻力的作用点上 c 只能作用在支点上 d 作用在杠杆的任意一点上 而力的作用线通过支点 答 d 如图所示 一根一端粗一端细的木棒 用细线悬起来 刚好在水平处平衡 如果沿悬挂线锯成两段 则a 粗端较重 b 细端较重 c 两端一样重 d 无法比较 答 a 下图是筷子夹菜时的杠杆示意图 其中的一只筷子受阻力和动力方向都正确的是答 b 密度均匀的直尺ab放在水平桌面上 尺子伸出桌面的部分ob是全尺长的三分之一 当b端挂5n的重物g时 直尺的a端刚刚开始翘起 如图8所示 则此直尺受到的重力是 a 2 5nb 5nc 10nd 无法确定答案 均匀物体的重心在它的几何中心 c 图5是开汽水瓶盖工具的受力示意图 其中正确的是图 a 两个质量相等的实心的铜球和铁球 铜 铁 分别挂在杠杆的两端 杠杆平衡 现将两球同时浸没在水中 杠杆 a 不平衡 挂铜球一端下降 b 不平衡 挂铁球一端下降 c 仍然平衡 d 无法判断 a 在图6中 o为支点 力臂最长的力是 a f1b f2c f3d f4 c 如图所示杠杆 力f方向始终竖直向上 当此杠杆在动力f作用下 将一个由细绳系的物体由图中位置逆时针匀速转动到水平位置时 则a f大小始终不变 b f先变大后变小 c f先变小后变大 d 无法判断f大小的变化 答 a 如图7所示 用力f将球形重物滚上台阶时 可以把它看成一个杠杆 那么 a 它的两个力臂相等b 这杠杆的支点是球心o点c 这杠杆的支点是球与地面的接触点d 这杠杆的支点是球与台阶的接触点 d 图7所示的四种情况中 阻力f2都相等 动力f1作用的方向不同 其中最省力的是图 c 1米长的杠杆ob可绕o点转动 在杆的中点a处施一水平力f1 b端挂一重物 在如图4所示的位置时 动力臂l1 25厘米 阻力臂l2 厘米 86 6 关于力臂 下列说法中正确的是 a 力臂是支点到力的作用点的距离 b 杠杆的长度一定等于动力臂和阻力臂之和 c 力臂一定在杠杆上 d 有力作用在杠杆上 但力臂可能为零 d 如图8所示 ao 40厘米 bo 20厘米 拉力f 3牛 并与水平方向成30 角 若在木棒b端悬挂体积为100厘米3的物体g 并将它浸没在水中 木棒恰好平衡 则物体的重力应为 a 3牛b 3 98牛c 6牛d 6 98牛 b 如果作用在杠杆上的动力是100n 动力臂与阻力臂之比是5 1 那么杠杆平衡时 阻力是 500 n 某杠杆匀速提起重物 动力等于重力的四分之三 这个杠杆动力臂与阻力臂之比是 4 3 如图12 14所示 用一根木棒撬大石头 没有撬动 为了撬动大石头 应将垫在木棒下的小石块向 左 移动 这实质上是增大了 动力臂 同时又减小了 阻力臂 用剪刀剪东西时 如果用剪刀的尖部去剪就不易剪断 而改用剪刀中部去剪就容易些 这是因为ca 增大了动力 b 减小了阻力c 减小了阻力臂 d 增大了动力臂如图12 17所示 粗细均匀的直尺ab 将中点o支起来 在b端放一支蜡烛 在ao的中点o 上放两支蜡烛 如果将三支完全相同的蜡烛同时点燃 它们的燃烧速度相同 那么在蜡烛燃烧的过程中 直尺ab将aa 始终保持平衡 b 蜡烛燃烧过程中a端逐渐上升 待两边蜡烛燃烧完了以后 才恢复平衡c 不能保持平衡 a端逐渐下降d 不能保持平衡 b端逐渐下降 图13 15 一直棒的两端分别挂上实心铁球和实心铅球 且两球等重 如果把这直棒悬挂起来 且悬点o位于棒的中点 这时 棒处于水平状态 如果将两球同时浸没水中 正确的说法是 c a 棒仍保持水平 b 棒的左端比右端低 c 棒的左端比右端高 d 不能确定图13 16所示 杠杆处于平衡状态 a b两物体体积相等 则两物体的密度之差 b a等于 a a 1 103千克 米3 b 2 103千克 米3 c 3 103千克 米3 d 4 103千克 米3 如图所示 aob为一杠杆 o为支点 杠杆自重不计 ao bo 在杠杆右端a处用细绳悬挂重为g的物体 当ao段在水平位置时保持平衡 这时在b端需施加最小的力为f1 若使bo段在水平位置时保持杠杆平衡 这时在b端需施加最小的力为f2 则 a flf2c f1 f2d 无法比较答 b 某人将一根木棒的一端抬起 另上端搁在地上 在抬起的过程中 棒竖直时除外 所用的力始终竖直向上 则用力的大小 a 保持不变 b 逐渐增大 c 逐渐减小 d 先减小后增大 a 如图 一个不等臂杠杆 在水平位置平衡后 若再在两端分别挂上两个质量相同的物体后 则a 杠杆仍然平衡 b 杠杆不能平衡 向力臂长的一端倾斜 c 杠杆不能平衡 向力臂短的一端倾斜 d 无法判断 答 b 是非题1 用扫帚扫地 用铲子铲煤 都不是使用杠杆 2 动力和阻力对杠杆的转动效果可以相同 也可以不同 3 力臂绝不可能等于支点到力的作用点的距离 4 动力和阻力的方向如果相反 它们的作用点肯定在支点的同侧 图中有两个杠杆 请根据图中信息 在杠杆上画出最省力的动力的力的示意图 作图图 如图所示为一种能夹着重物起吊的钳子的示意图 其中aob和cod为构成钳子的两个杠杆 o为转轴 为绳子 请你画出吊起重物时钳子aob部分所受绳子拉力的力臂和重物对钳子压力的力臂 并分别用l1和l2表示 下图是渔民在小河捕鱼的一种方式 请画出此渔民扳渔网的杠杆示意图 画出支点 动力及动力臂 阻力及阻力臂 并通过示意图中力臂的长短来判断此杠杆是省力杠杆 还是费力杠杆 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 你认为它属于 杠杆 填 费力 或 省力 并请你在图中画出 的力臂 在探究 杠杆的平衡条件 实验中 有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是 动力 动力臂 阻力 阻力臂 他们经过实验 获得了下述数据 动力f1 n动力臂l1 cm阻力f2 n阻力臂l2 cm4554于是 他们认为自己的猜想得到了验证 你认为他们的实验过程存在什么问题 答 实验不能只凭一组数据得到结论 必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论 单位不同的两个物理量不能直接相加 实验 小强在探究 杠杆的平衡条件 时 1 为了便于测量力臂 他先调节杠杆两端的平衡螺母 使杠杆在 位置平衡 2 表是小强的实验记录 在这两组数据中 他发现实验序号为 的一组数据是错误的 经检查 结果是测量阻力臂时读错了 阻力臂的实际值应为 m 通过探究 小强得到杠杆的平衡条件是 实验序号动力f1 n动力臂l1 m阻力f2 n阻力臂l2 m120 3l0 4210 420 2分析 杠杆平衡条件是一个重要实验 实验所涉及到的主要知识有 1 实验的准备 如对杠杆的调节 必须让杠杆在水平方向上平衡 这是为了避免杠杆自重对实验的影响 而让杠杆在水平方向上处于平衡状态 就可以让其重力的作用线通过支点 重