八年级物理下册 第九章 一 杠杆课件 北师大版.ppt

第九章机械和功一杠杆 体验1杠杆活动1 用刻度尺 橡皮将文具盒撬起 活动2 利用羊角锤 螺丝刀 小木块等物体将钉在木板上的钉子起下来 1 活动1中 可以将橡皮作为 文具盒放在橡皮一侧的刻度尺上 在刻度尺的另一端向施力 就会把文具盒撬起 2 活动2中 利用羊角锤 螺丝刀 起钉子时 手握的位置离钉子越近 施加的力越 提示 1 固定点下 2 大 体验2杠杆的平衡活动 准备橡皮 双刃刀片 直尺制作一个跷跷板 活动1 调节直尺的位置 使其在水平位置静止 在直尺一端放置两个草莓 另一端放上一个草莓 移动草莓的位置 使直尺在水平位置静止 活动2 在直尺的每一端各放一个草莓 调节草莓的位置 使直尺在水平位置静止 直尺在水平位置平衡 与物体的轻重 选填 有关 或 无关 还与物体的有关 提示 有关位置 体验3三种杠杆活动 用手抓住杠杆的不同点撬石头 1 木棒在使用过程中 选填 是 或 不是 杠杆 2 甲 乙 丙三种杠杆的动力臂 选填 相同 或 不同 图更省力 提示 1 是 2 不同甲 1 什么是杠杆 2 杠杆的五要素包括哪些 3 杠杆的平衡条件是什么 4 生活中常见的杠杆分为哪几类 它们各有什么特点 探究1杠杆结合 体验1 中的活动 思考以下问题 1 活动中的刻度尺 羊角锤 螺丝刀等在工作时有什么特点 我们是如何定义杠杆的 提示 施加一个力在刻度尺上 文具盒被撬起时 绕一个固定的点转动 羊角锤 螺丝刀在将钉子拔起时 也绕着一个固定点转动 故它们工作时都可以绕着一个固定点转动 把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆 参考答案 工作时都可以绕着一个固定点转动在力的作用下可绕着固定点转动的硬棒称为杠杆 2 杠杆一定是直棒吗 一定是硬棒吗 提示 杠杆不一定是直棒 直的弯的都可以 但是杠杆一定是硬棒 只有硬棒才能保证杠杆在受力后本身不变形 如果杠杆本身受力变形 就不能撬起物体 起不到简单机械的作用了 参考答案 不一定是直棒一定是硬棒 3 结合图形 根据杠杆定义可知 杠杆的五要素包括 并在图中标出 提示 杠杆可以绕着转动的点是支点 用字母o表示 动力f1使杠杆绕着固定点o转动 阻力f2阻碍杠杆转动 动力臂指从支点到动力f1作用线的距离l1 阻力臂指从支点到阻力f2作用线的距离l2 参考答案 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 探究2探究杠杆的平衡条件1 结合 体验2 和力的平衡知识 可以得知杠杆在动力和阻力作用下时 杠杆平衡 参考答案 静止 或匀速转动 2 猜想与假设 由 体验2 猜想 杠杆在满足什么条件时杠杆平衡 参考答案 动力 动力臂 阻力 阻力臂 3 实验设计 如图所示 1 调节杠杆两端的 使杠杆在位置平衡 提示 测量前使杠杆在水平位置平衡 在测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力 力臂所在的直线与杠杆重合 从杠杆上可以直接读出力臂的大小 参考答案 平衡螺母水平 2 在杠杆两侧分别挂上数量的钩码 移动钩码的位置 使杠杆重新在位置平衡 杠杆两侧受到的作用力大小等于 力臂是 提示 如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码 测得的数值具有特殊性 挂上数量不同的钩码 多次测量 使实验结果具有普遍性 参考答案 不同水平钩码的重力支点o到拉力f1 f2的作用线的距离 3 多次改变力和力臂的数值 使杠杆平衡 4 实验数据及分析 分析数据可知杠杆的平衡条件是 提示 对每一次实验表格中的动力和动力臂 阻力和阻力臂进行分析 力臂越长 对应的力越小 力臂越短 对应的力越大 二者之间可能是反比关系 再比较动力和动力臂 阻力和阻力臂的乘积的大小关系 发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等 参考答案 动力 动力臂 阻力 阻力臂或f1 l1 f2 l2 5 交流与评估 1 实验前 如何调节螺母使其在水平方向平衡 提示 调节杠杆两端的螺母 按照 左偏 沉 右旋 右偏 沉 左旋 的原则 参考答案 左偏 沉 右旋 右偏 沉 左旋 2 为什么使杠杆在水平位置平衡 提示 当杠杆在水平位置平衡时 作用在杠杆上的动力和阻力 即钩码的重力恰好与杠杆垂直 此时力臂与杠杆在一条直线上 力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出 参考答案 便于测量力臂 且可克服杠杆本身重力对实验的影响 3 在实验过程中 还能再调节螺母吗 提示 不能 实验过程中 只能通过增减两侧的钩码和移动钩码的位置来调节杠杆的平衡 参考答案 不能 探究3杠杆的分类根据杠杆的平衡条件 结合 体验 中的活动和图片 思考以下问题 1 甲图中动力臂和阻力臂有什么关系 动力和阻力有什么关系 这可以称做什么杠杆 提示 观察甲图可知 动力臂大于阻力臂 根据杠杆原理f1l1 f2l2 则动力小于阻力 人用杠杆后省力了 可以称做省力杠杆 参考答案 动力臂大于阻力臂动力小于阻力省力杠杆 2 乙图中动力臂和阻力臂有什么关系 动力和阻力有什么关系 这可以称做什么杠杆 提示 观察乙图可知 动力臂小于阻力臂 根据杠杆原理f1l1 f2l2 则动力大于阻力 人用杠杆后费力了 可以称做费力杠杆 参考答案 动力臂小于阻力臂动力大于阻力费力杠杆 3 丙图中动力臂和阻力臂有什么关系 动力和阻力有什么关系 这可以称做什么杠杆 提示 观察丙图可知 动力臂等于阻力臂 根据杠杆原理f1l1 f2l2 则动力等于阻力 既不省力也不省距离 可以称做等臂杠杆 参考答案 动力臂等于阻力臂动力等于阻力等臂杠杆 4 既省力又省距离的杠杆存在吗 提示 根据杠杆平衡条件可知 当动力臂大于阻力臂时 动力小于阻力 是省力杠杆 但费距离 当动力臂小于阻力臂时 动力大于阻力 是费力杠杆 但省距离 当动力臂等于阻力臂时 动力等于阻力 是等臂杠杆 不省力也不费力 不省距离也不费距离 所以既省力又省距离的杠杆是不存在的 参考答案 不存在 一 认识杠杆1 定义 在力的作用下 能绕 转动的硬棒 2 杠杆的五要素 1 支点 杠杆绕着转动的 2 动力 驱使杠杆 的力 3 阻力 杠杆转动的力 4 动力臂 支点到 的距离 5 阻力臂 支点到 的距离 固定点 固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 二 杠杆的平衡条件1 杠杆的平衡状态 杠杆在动力和阻力的作用下 或 2 杠杆平衡条件 1 文字表达式 2 字母表达式 静止 匀速 转动 动力 动力臂 阻力 阻力臂 f1l1 f2l2 三 杠杆的分类 费距离 距离 核桃钳 钓鱼竿 天平 考点1力臂的画法 典例1 2013 吉林中考 如图是用螺丝刀撬开桶盖的示意图 请在图中画出动力f1的力臂 思路导引 解答本题的关键是明确力臂的画法 精讲精析 本题考查力臂的画法 力臂是指从支点向力的作用线的距离 垂线段的长即为力臂 过支点o向动力f1的作用线作垂线 则垂线段即为力臂l 答案 如图所示 方法归纳 杠杆力臂的画法 1 找支点 2 画力的作用线 必要时用虚线将力的作用线 或反向 延长 3 画力臂 从支点o向力的作用线引垂线 画垂足 垂线段就是力臂 4 标力臂 用大括号或箭头标出 并在旁边标注l1或l2表示动力臂或阻力臂 即一定点 二画线 由点到线引垂线 力臂长短等此线 考点2杠杆的平衡条件 典例2 2013 玉林中考 下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究 杠杆的平衡条件 的实验 每个钩码重0 5n 1 实验前 将杠杆的中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆左端下沉 这时应将平衡螺母向 选填 左 或 右 端调节 直到杠杆在水平位置平衡 2 如图甲所示 在杠杆a点处挂4个钩码 则在b点处应挂个同样的钩码 杠杆仍然在水平位置平衡 把b点处的钩码取下 在b点处施加一个竖直向下的拉力f 当f n时 杠杆仍然在水平位置平衡 当拉力f向右倾斜时 仍要保持杠杆在水平位置平衡 拉力f的大小将 选填 变大 变小 或 不变 原因是 3 如果小王又进行了如图乙所示的探究 考虑杠杆的影响 发现用弹簧测力计在c点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时 则弹簧测力计的示数应大于n 思路导引 解答本题的关键是对杠杆平衡条件的理解和应用 关键点1 调节杠杆在水平位置平衡和调节天平的横梁平衡操作是相同的 关键点2 根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡 精讲精析 本题考查探究 杠杆的平衡条件 的实验 1 调节杠杆平衡时应按照 左偏右调 右偏左调 的原则 所以左端下沉时应向右调节 2 根据杠杆平衡条件可得 所以应该在b点处挂6个同样的钩码 在b点处施加的竖直向下的拉力f 0 5n 6 3n 当拉力f向右倾斜时 其力臂变小 所以 仍要保持杠杆在水平位置平衡 拉力f的大小将变大 3 由于杠杆有重力 且此时杠杆重力的作用点不在支点 所以杠杆的重力影响了杠杆的平衡 若不考虑重力 用弹簧测力计在c点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时 则弹簧测力计的示数应为f 但由于拉力还要克服重力 所以弹簧测力计的示数应大于3n 答案 1 右 2 6 3变大拉力的力臂变小 3 重力3 方法归纳 判断杠杆的平衡 1 判断平衡状态 杠杆在水平位置处于静止状态 2 杠杆平衡的判断 杠杆的平衡条件是f1l1 f2l2 判断杠杆平衡的关键是判断力与力臂乘积的关系 而不是动力和阻力的大小关系 考点3杠杆的应用 典例3 2013 扬州中考 下列机械或工具的使用 属于费力杠杆的是 思路导引 解答本题的关键是明确力臂的大小 精讲精析 选b 本题考查杠杆类型的判断 根据杠杆平衡条件 分析力臂长短或用途和目的 判断杠杆类型 羊角锤目的是拔出钉在木头中的钉子 通过费距离 省力 达到徒手不能达到的效果 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 筷子是通过费力 节省距离 动力臂小于阻力臂 是费力杠杆 瓶塞密闭很结实 通过起瓶器开启瓶塞是通过费距离达到省力的目的 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 独轮车为了抬起较重的重物 使动力臂大于阻力臂 以省力搬动更多的重物 所以是省力杠杆 方法归纳 判断杠杆种类的方法 考点4杠杆最小动力的判断 典例4 2013 德州中考 如图所示 请画出杠杆ab在图示位置静止时作用在b点的最小力f及其力臂l 思路导引 精讲精析 本题考查力臂作图 根据杠杆平衡条件知 要使作用在b点的力f最小 力臂l应最长 o为杠杆的支点 则最长的力臂应为ob 杠杆静止时 作用在b点的力f与重物g对杠杆的作用力使杠杆的转动方向相反 故力f的方向应垂直杠杆向下 答案 如图所示 方法归纳 求最大动力臂和最小动力的方法由f1l1 f2l2知 当阻力 阻力臂一定时 动力臂越长 动力越小 动力臂最长时 动力最小 要求最小动力 必须先求最大动力臂 1 求最大动力臂 动力作用点确定时 支点到动力作用点的线段长即为最大动力臂 动力作用点没有确定时 找杠杆上离支点最远的点 这一点到支点的距离即为最大动力臂 2 求最小动力 作出最大动力臂 过动力作用点作最大动力臂的垂线 根据实际情况确定动力方向 1 下列关于杠杆的说法中正确的是 a 杠杆必须是一根直棒b 杠杆不一定要有支点c 杠杆的动力作用线不能通过支点d 杠杆的力臂是从支点到力的作用点的距离 解析 选c 本题考查对杠杆的理解 杠杆不一定是直的 只要能绕着固定点转动的物体都可以看作是杠杆 杠杆可直可弯 没有形状限制 a错 杠杆一定要有支点 b错 杠杆的动力作用线不能通过支点 否则 动力臂为零 动力乘以动力臂等于零 动力就没有意义了 c对 力臂是从支点到力的作用线的距离 而不是支点到力的作用点的距离 故d错 2 如图所示的杠杆中 动力的力臂用l表示 图中所画力臂正确的是 解析 选d 本题考查力臂的画法 因为动力的力臂的画法是过支点作动力作用线的垂线段 而a b选项中线段与动力作用线不垂直 c项表示力臂的不是支点到动力作用线的垂线段 d项是支点到动力的作用线的垂线段 故选d 3 2012 益阳中考 如图所示 在已调节水平位置平衡的杠杆的左边挂一个钩码 下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡的是 a 在位置2挂6个相同的钩码b 在位置4挂2个相同的钩码c 在位置4挂4个相同的钩码d 在位置6挂2个相同的钩码 解析 选b 本题考查杠杆平衡条件的应用 从题图中可以看出 设杠杆左端力的大小为g 力臂为8l 在位置2挂6个相同的钩码 其作用力为6g 力臂为2l 则g 8l 6g 2l 故a错误 在位置4挂2个相同的钩码 其作用力为2g 力臂为4l 则g 8l 2g 4l 故b正确 在位置4挂4个相同的钩码 其作用力为4g 力臂为4l 则g 8l 4g 4l 故c错误 在位置6挂2个相同的钩码 其作用力为2g 力臂为6l 则g 8l 2g 6l 故d错误 故选b 4 2013 连云港中考 下列四种情形中所使用的杠杆属于省力杠杆的是 解析 选a 本题考查杠杆的分类 核桃夹在使用时 动力臂大于阻力臂 是省力杠杆 a正确 食品夹 笤帚和船桨在使用时 动力臂小于阻力臂 是费力杠杆 5 如图所示是人的手臂水平举重的动作 若不计手臂自重 则此肱二头肌所施的力约为n 解析 本题考查杠杆平衡条件的应用 由题图示可知 动力臂l1 5cm 阻力臂l2 30cm 阻力f2 200n 利用杠杆的平衡条件可以求得动力 答案 1200 6 2013 威海中考 如图所示的钢丝钳是 选填 省力 或 费力 杠杆 剪铁丝时动力臂长为10cm 阻力臂长为2cm 若铁丝被剪断需要800n的力 小明至少用n的力才能将铁丝剪断 解析 本题考查对杠杆类别的判断 对于钢丝钳 手施加的力为动力 铁丝对钳口的力为阻力 中间绕着转动的轴点为支点 则动力臂大于阻力臂 故为省力杠杆 根据f1l1 f2l2知 10cm f1 800n 2cm 故f1 160n 答案 省力160 7 如图所示是利用杠杆吊起重物的情景 o是支点 请画出f1的力臂 并用l1表示