第10章 机械与人教案-杠杆(有图有真相,无水无广告全面又免费,造福全人类!).docx

10.1 杠杆一、定义：能够绕某一固定点转动的硬棒。生活中的杠杆：开瓶器，扳手，剪刀，镊子，羊角锤，托盘天平，杆称，跷跷板，核桃钳，门，等等等等。 二、杠杆五要素：1. 支点： 杠杆(撬棒)绕着转动的点，用字母0标出。2. 动力： 使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。3. 阻力： 阻碍杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。4. 动力臂： 从支点到动力作用线的距离。用字母L1标出。5. 阻力臂： 从支点到阻力作用线的距离。用字母L2 标出。l 力臂的画法：1， 首先确定杠杆的支点；2， 确定力的作用线；3， 使用直角三角板（或直尺）画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上；4， 用大括号标明哪个线段是力臂，并写出字母L1或L2。力臂常用虚线画出。练习一：有支点，有动力阻力。 练习二：有支点，有动力，无阻力（这种情况，一般重力为阻力） 练习三：无支点，无阻力（难度较高，要求学生学会判断支点和阻力作用线） 三、杠杆的平衡条件杠杆平衡实验：（见书本）杠杆平衡实验证明：动力动力臂 = 阻力阻力臂 （ F1L1=F2L2 )图8-2例题1 在如图8-2所示的实验装置中： 实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向_(左或右)边旋一些，使杠杆在水平位置平衡。 在探究杠杆平衡条件的过程中，我们把支点放在质地均匀的杠杆中间，这样做的目的是 ；实验时，首先调节杠杆两端的平衡螺母，并使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 ； 实验时只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？(请设计两种方案) 答：_ _例题2在研究“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？例题3（2011年中考辽宁沈阳卷）在我市物理实验操作考试中，考评教师针对“探究杠杆平衡条件的实验”，记录了甲、乙同学的操作过程(如下表)，他们的实验步骤中均因为存在错误而失分。请你指出错误的步骤，并说明失分原因。甲同学乙同学实验步骤1调节杠杆在水平位置平衡如图a所示2在杠杆两端挂上钩码后，杠杆的状态如图b所示。调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡3记录钩码重，并读取动力臂OA和阻力臂OB1调节杠杆在如图c所在的位置保持静止状态2在杠杆两端挂上钩码，并调节钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，如图d所示3记录钩码重，并读取动力臂OA和阻力臂OB实验装置甲同学：错误步骤_(填序号)；失分原因_；乙同学：错误步骤_ (填序号)；失分原因_。例题4：已知杠杆右边每个钩码重3N，则当杠杆如图平衡时，弹簧测力计的示数为 N。 例题5如图8-12所示，为一根质量不计的细棒，用绳在处吊起，当、两端分别挂两个重物甲、乙时恰好平衡若=0.8m，=0.4m，甲的质量为kg，则乙的质量为 kg例题6 如图所示，OA= 25 cm，OB=20 cm，OC=20 cm，AC=15 cm，B点所挂物体重为45 N，当杠杆水平平衡时，弹簧秤的示数为 ( ) A36 N B45 N C50 N D60 N提高题：1图8-17中，OB为轻质杠杆，OA=60cm，AB=20cm。在杠杆的B端挂一个所受重力为60N的重物，要使杠杆在水平位置上平衡，在A点加一个多大的竖直向上的拉力？2如图8-24所示的两种情况，OBAB，物重均为G，两轻质杠杆均平衡比较F、F的大小，满足关系式( )AFF BF2F CF1/2F DF1/4F3（2011年中考福建漳州卷）这是一架应用杠杆平衡条件制作的只需要一个砝码的天平，所用砝码是实验室里常见的质量为50g的钩码，用细线挂在右侧横梁上，调节天平至水平位置平衡（如图甲所示）。测量时只需移动细线在横梁上的位置使横梁平衡，由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接表示物体的质量。（1）将下列测量物体质量的几个主要步骤按正确的顺序写出来（只填写序号）_ _ _ _ _ _ a将悬挂钩码的细线移到0刻线。b将天平放在水平台面上。c将待测物体放在天平的置物盘上。d调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记。e移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记。（2）为了确定横梁上的刻度，在置物盘中放置一个50g的砝码，移动悬挂钩码的细线使横梁平衡(如图乙所示)。请在图甲的横梁标尺上标出50g、150g二个刻度。（3）将一石块放在置物盘上，移动悬挂钩码的细线使横梁平衡（如图丙所示）。这个矿石的质量是_g 三、杠杆分类：1，省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力的杠杆。2，费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力的杠杆。3，等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力的杠杆。杠杆力臂优点缺点实例省力杠杆LlL2省力费距离如钢丝钳、铡刀、小推车开瓶器、扳手等费力杠杆LlL2省距离费力如钓鱼竿、镊子、理发剪刀、火钳等等臂杠杆Ll=L2不省不费力不省不费距离天平、定滑轮等总结：省力不省力，就看两力臂。思考： (1) 为什么要使用“省力杠杆”?答：因为可以省力。生活中有很多事情（比如拔钉子、切钢丝、开酒瓶、碎核桃等），直接用力是非常费劲的，所以需要用到省力杠杆。如图5153所示，撬棒是一省力杠杆。用较小的动力可以撬起较重的石块，这是省力杠杆的优点，但要使石块上升较小的高度h，手施力时要下降较大距离s，即费距离，这是省力杠杆的缺点。阿基米德说给我一个支点，我就能翘起整个地球，传递的就是省力杠杆的思想。当然，实际操作上这是不可能的，因为极端的省力，就意味着极端的费距离，他一辈子也无法把地球撬动一毫米。 (2) 为什么理发师用的剪刀是费力杠杆？答：因为可以省距离。头发对剪刀的力很小，所以费点力也没关系。如图所示，这种杠杆的优点在于：剪刀尖移动较大的距离时，手带动剪刀移动的距离并不大，换句话说，这种费力杠杆省距离。理发用剪刀、裁衣剪刀都是利用了费力杠杆的这一优点而制作的。(3) 为什么天平要做成等臂杠杆？答：因为等臂杠杆不省力也不费力，两边的力一样大，也就是说，左边物体的质量，会等于右边砝码的质量。看托盘里的砝码有多重，就知道物体有多重了，多伟大的发明！(4)有没有既省力又省距离的机械呢？这个很重要哦！答：没有。上帝也造不出来。(5)怎样撬石头最省力？答：尽量让动力臂变长，阻力臂变短。具体说来，就是让力与杠杆垂直。如图所示，作用在B点的三个动力F11、F12、F13，方向各不相同，其中F12：的方向与杠杆垂直。我们分别画出它们三者的力臂是：L11、L12、L13，可以看出，L12就是杠杆OB段的长度，而OB段与L11是一个直角三角形的斜边和直角边，OB段与L13是另一个直角三角形的斜边和直角边，因此OB 的长度一定大于L11和L13的长度，那么L12应是三个力中力臂最长的F12应是大小最小的力例题1.1：如图，要翘起这尊卧佛，用力最小的是 ；要翘起这头牛，最小的力是 。 1.2如下左图所示，用力向下压长棒撬起一块大石头，对长棒的力是动力，动力的作用效果是使长棒 （顺，逆）时针转动图中若用竖直向下的力F压长棒时，大石头未撬动可把垫着的小石块移到离大的石块更 (选填“近”或“远”)些，会更有利于撬动大石头1.3如下右图所示，力F1、F2、F3、F4分别先后作用在撬棍上刚好撬动石头，其中作用力最小的是（）AF1BF2CF3DF4例题2：城市街道上的路灯离地面都是很高的，如果路灯坏了，电工师傅可以坐在如下左图所示的修理车上的吊箱里靠近路灯进行修理。该车 (填对应的字母)部分是一个杠杆，使用此杠杆的好处是_。例题3：艺师傅使用如上右图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了( )A增大阻力臂，减小动力移动的距离 B减小动力臂，减小动力移动的距离C增大动力臂，省力 D减小阻力臂，省力例题4：用扳手拧生锈的螺母时，工人常在扳手柄上再套一节管子，如右图所示，这样就容易拧下螺母，这是因为套上管子后增大了_ _的缘故。例题5：如下左图,工人师傅用吊车搬运集装箱.集装箱重G =2104N,支撑杆对吊车臂的支持力为F.在图中画出集装箱所受重力的图示和支持力F对转动点O的力臂. 例题6：杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆，由图8-21可知它的支点是 点(填“A”、B”或“C”)，在匀速拉起时，它属于一个_杠杆(填“省力”或“费力”)，并在图中画出动力臂L1。例题7在天平、独轮手推车、镊子、钢丝钳中，属于费力杠杆的有；属于等臂杠杆的有。例题8如图所示为用铁锤拔铁钉的示意图请在图上标出支点O、动力几、阻力F：、动力臂L1和阻力臂L2此时铁锤属于 (选填“省力”或“费力)杠杆提高题：1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)与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，则以下的说法中正确的是( )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2.如图所示，杠杆的支点O，在A端加一个动力(图中未画出)，使杠杆在水平位置平衡，则杠杆( ) A一定省力 B一定费力C.不省力也不费力 D以上三种情况均有可能3某同学分别用如图所示的(a)、(b)两种方法挑着同一物体行走(a)图中手施加的动力 (b)图中手施加的动力(a)图中肩受到的压力 (b)图中肩受到的压力； (均选填“大于”“等于”或“小于”)4人体内也存在三种类型的杠杆，即省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆踮脚时主要靠腓肠肌收缩，骨骼和腓肠肌状况如图所示踮着的脚可以看作是(填类型)杠杆。5. 护城河上安装的吊桥可以看成一个以O为支点的杠杆，如图所