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文檔簡介

1、精品好資料歡迎下載13.4 杠桿古希臘科學家阿基米德曾經說過:“給我一個支點,我就能舉起地球.阿基米德真能舉起地球嗎?智能提要杠桿的概念及五要杠桿的分類及其應問:怎樣正確理解力臂的概念?答:關于力臂的概念,要注意以下幾點:(1)力臂是支點到力的作用線的距離,從幾何上來看,是“點”到“直線”的距離。 其中“點”為杠桿的支點;“線”為力的作用線,即通過力的作用點沿力的方向所畫的直線(2)某一力作用在杠桿上,若作用點不變,但力的方向改變,那么力臂一般要改變。如圖所示,力 F 的大小一樣,由于作用在杠桿上 A 點的方向不同,力臂就不同.(a)圖中 F 的力臂 I 比(b)圖中 F 的力臂 I /大.(

2、3)力臂不一定在杠桿上,如圖所示.(4)若力的作用線過支點,則它的力臂為零.千萬不能理解成力臂為支點到力的作F點的長度.精品好資料歡迎下載問:你能總結一下畫力臂的一般步驟嗎? 答:可按下述步驟畫力臂:(1) 首先確定支點 0.(2) 畫好動力作用線及阻力作用線.畫的時候可用虛線將力的作 用線延長.(3) 再從支點 0 向力的作用線引垂線,畫出垂足,貝卩支點到垂足 的距離就是力臂.(4) 最后用大括號勾出力臂,在旁邊標上字母 li或分別表示 動力臂或阻力臂。中考擷要在最近的三年中,杠桿也是中考的主要內容之一,考試中其內容出現(xiàn)在選擇題、填空題、實驗探究題、作圖題 計算題等多種題型中.考查的最主要形

3、式為作圖題,即給出日常生活中杠桿應用的實例,作出其五要素,尤其 是力臂.要善于把日常生活中涉及到杠桿知識又不容易聯(lián)想到杠桿的應用實例與杠桿聯(lián)系起來,分析其中的五 要素.智能拓展用不準確的天平進行準確的測量我們實驗室力測量物體質量的天平是等臂杠桿,它是根據(jù)杠桿的 平衡條件制作的測量儀器.因為動力臂等于阻力臂,所以左盤中的物重等于右盤中的砝碼重,左盤中的物體質量等于右盤中的砝碼質 量.由于使用不當和部分被損,一些天平實際上的不等臂杠桿,用這 樣的天平直接測量,不管你是怎樣認真地進行正確操作, 稱量結果與 物體的真實值之間總有偏差.在粗略測量和練習使用天平時,都可以忽略由于儀器本身造成的 誤差.但是

4、在精確測量中,這是不允許的,如何用不準確的天平進行 準確的測量呢?第一種方法“是恒載法”.先將另外一個物體放到天平的一只托 盤上,然后把砝碼放在另外一只托盤上,直至天平平衡.接著,把待 測物體放到放砝碼的托盤上,并將其中的一部分砝碼逐漸取出, 使天 平恢復平衡.此時,被測物體的質量就等于被取出的砝碼的質量.由于砝碼是準確的,所稱出的值就是它的真實值.精品好資料歡迎下載第二種方法是“替代法”.把待測物體放到天平的一只盤上,另 外拿些沙粒加到另外一只盤上,一直加到使天平平衡.然后,把待測 物體拿下(沙粒別動),逐漸把砝碼加到這只盤上,直到天平重新恢 復平衡為止.這樣,被測物體的質量就等于盤上砝碼的

5、質量.第三種方法是“復稱法”.首先把待測物體 (設質量為 m) 放在 左盤,然后往右盤加砝碼(質量為mi)使之平衡.此時,便有mgli=m1gl2(li、I2分別為左、右盤到天平中央刀口的距離).接著, 又將待測物體放到右盤,然后往左盤加砝碼(質量為m2)至天平平衡.此時,也有 m2gl1=mgl2.將兩式相比可得m= m1m2,只要將 m m2的值代入上式,便可以得出待測物體的質量了. |智能歸例題型一會確認并畫出杠桿的動力臂和阻力臂如圖甲所示,杠桿0A處于平衡狀態(tài),在圖中分別畫出力Fi和F2對支點0的力臂Li和L2甲知識點力臂的概念,會畫力臂闖關點撥 再次提醒:畫力臂時必須注意力臂是“支點

6、到力的作用線 的距離”,而不是“支點到力的作用點的距離”。答如圖乙所示變形題 1如下圖甲所示,杠桿0A在力Fi、F2的作用下處于靜止狀 態(tài),L2是力F2的力臂.在圖中畫出力Fi的力臂Li禾闖關點撥 根據(jù)已知的力臂畫力時,力的作用線應與力臂垂直,且要乙F.乙甲精品好資料歡迎下載注意力的作用點應畫在杠桿上.答如上圖乙所示變形題 2如下圖甲所示的鋼絲鉗,其中 A 為剪鋼絲處,B 為手的 用力點,0 為轉動軸,圖乙為單側鉗柄及相連部分示意圖,請在圖乙中畫出剪鋼絲時的動力 Fi、阻力 F2、動力 li、阻力臂 12。闖關點撥 動力作用在B點,方向豎直向下,阻 力作用在A點,方向豎直向下。表示Fi的線段

7、應比表示F2的線段短一些,因為鋼絲鉗是省力 杠桿.答如圖丙所示題型二有關探究杠桿平衡條件的實驗題例 1 某同學用如右圖所示裝置驗證杠桿的平衡條件,所用的 4 只鉤碼每只質量都是 50g,在圖示情況時,杠桿 AB 處于水平平衡狀 態(tài),這時彈簧秤的讀數(shù)為 2.80N.設 Fi的力臂為 li, F2的力臂 12,則_.若在杠桿左端鉤碼下方增加一個相同的鉤碼,重新調2節(jié)彈簧秤對杠桿右端拉力的方向后,使杠桿AB 再次恢復水平平衡,則這時彈簧秤的拉力與對應力臂的乘積應是未增加鉤碼前彈簧秤的拉力與對應力臂乘積注意:Fi的力臂并非杠卞桿的0A段,不能直接比.較0A與0B.還要注意力的方向不要畫反了.B甲甲O乙

8、B丙精品好資料歡迎下載精品好資料歡迎下載的_倍.知識點探究杠桿的平衡條件闖關點撥 圖中的杠桿平衡時,應滿足F1h=F2b ,貝 y 丄上=便7l2F12.80 10條件得 Fixli/二F2,F1l1F2l2F24答 7/105/4例 2 在右圖所示的實驗裝置中:1實驗前沒有掛鉤碼時,發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾,應將杠桿右端螺母向_ (左或右)邊旋一些,使杠桿在水平位置平衡。2實驗時只有 8 個相同的鉤碼,杠桿上每 格等距,當在A點掛 4 個鉤碼時,則怎樣掛 鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡?(請設計兩種方案)答:_ 。知識點杠桿平衡條件的應用闖關點撥 解題的關鍵是依據(jù)杠桿的平衡條件, 看左、右兩邊的力和

9、力臂的乘積是否相等.解 (1)右(2)2 個鉤碼掛在“ 6”處;3 個鉤碼掛在“ 4”處.題型三有關杠桿的動態(tài)平衡問題例 1 如圖 12-16 所示,用始終與杠桿垂直的 力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B,阻力G勺 力臂,動力F。(填“變大”或“變小”“不變”)知識點杠桿的平衡條件及其應用 闖關點撥關鍵是要先弄清哪些是不變量,哪些增加鉤碼后,再次平衡時,由杠桿的平衡I II IF1l1F2l2F25種方案,你能說岀來嗎?圖12-16- 請思考:還有兩精品好資料歡迎下載是改變量,再根據(jù)杠桿的平衡條件作出判斷分析和解 分別畫出杠桿在A、B兩位置的阻力G的力臂可看出,阻力臂IG將變大,由于F的方向

10、始終與杠桿垂直,所以F的力臂始終 等于杠桿長,故F的力臂IF不變。根據(jù)公式FF二GG TF、G不變,.F變大。答變大變大變形題如圖 12-17 所示,一根重木棒在水平動 力(拉力)F的作用下以O點為軸,由豎直位置逆 時針勻速轉到水平位置的過程中, 若動力臂為I,動 力與動力臂的乘積為皿,貝()A.F增大,1增大,M增大B.F增大,1減小,M減小C.F增大,1減小,M增大D.F減小,1增大,M增大分析和解 如圖中由豎直位置轉到水平位置的過程中, 動力臂 L 逐漸減小,而木棒的重不變,重力的力臂 LG逐漸增大.由杠桿的平衡條件 M二FL二GLG,而水平動力 F=b,由上述兩式可知 M 增大,LL

11、減小,F(xiàn) 增大例 2 如圖 12-18 所示,0 為杠桿AC 的支點,在 0 處掛一小球,AO=OB=BC為使杠桿在水平位置平衡,畫出施加在 杠桿上最小動力 F1的力臂 L1:并標出F1的方向。闖關點撥 由杠桿的平衡條件:F1l1= F2l2知,在阻力和阻力臂不變的 情況下,要想用的動力最小,則要求動力臂最大。動力臂最長的條件:作用在杠桿上的動力的作 用點離支點最遠;動力的方向與支點跟作用點 的連線垂直.解 最小動力 F1應在離支點最遠的 C 點,最長的動力臂應為 OC, F1的方向應垂直于 0C 向上,如圖 12-19最長的動力臂即 為支點跟作用點圖12-17圖12-18圖12-19精品好資

12、料歡迎下載所示.題型四杠桿平衡條件的應用例 1 如圖 12=20 所示是一個指甲刀的示意圖,它由三個 杠桿AEC、OBD和OED組成,用指甲 刀剪指甲時,下面說法正確的是()A .三個杠桿都是省力杠桿 B .三個杠桿都是費力杠桿C.ABC是省力杠桿,OBD、OED是圖12-20費力杠桿D.ABC是費力杠桿,OBD、OED是省力杠桿 知識點 能從日常生活中器具中辨認出杠桿,并能對它們進行分類 闖關點撥 根據(jù)杠桿的平衡條件,省力杠桿的特點是 LiL2,費力 杠桿的特點是 LiVL2.分析和解 對 ABC 杠桿,B 是支點,由圖中不難看出動力臂大于阻 力臂,故為省力杠桿;對 OBD 杠桿,O 是支點

13、,阻力作用與 D,動力作用于 B,故動力臂小于阻力臂,為費力杠桿;對 OED 杠桿,阻 力作用于 D,動力作用于 E,故動力臂小于阻力臂,為費力杠桿.答選 C例 2 一把桿秤不計自重,提紐到秤 鉤距離是 4cm,秤砣質量 250g.用來稱 質量是2kg 的物體,秤砣應離提紐多遠, 秤桿才平衡?若秤桿長 60cm,則這把秤 最大能稱量多少 kg 的物體?(如圖 12-21 所示) 知識點利用杠桿平衡條件進行計算闖關點撥 桿秤也是一個杠桿.提紐處看作杠桿支點.若將重物對桿的力看作動力 F1,物體離提紐的距離就 是動力臂 h ;則秤砣對桿的力就是阻力 F2, 秤砣離提紐的距離是阻力臂 12.(如圖1

14、2-22 所示)解 由于物體和秤砣對杠桿的力分別等于各自的重力,根據(jù)杠桿平衡條件:F1L1二F2L2,得 me I1= m2g I22kg旳4cm = 0.25kg goI212=32cm即稱 2kg 物體時秤砣離提紐 32cm. 當阻力臂最大時,稱量物體質量最大.l2=56cm由Fit二F2l2,得m,g I1=m2g I2m,4cm =圖12-21精品好資料歡迎下載0.25kg 號X56cmm=3.5 kg即秤的最大稱量是 3.5kg.答 稱 2kg 物體時秤砣離提紐 32cm,秤的最大稱量是 3.5kg.中考典題精析考題 1 表是小王在“研究杠桿的平衡條件”的實驗中,記錄的 部分測量結果

15、,請在空格中填入適當?shù)闹怠#總€鉤碼質量為 50g,g=10N/kg)(四川省2004年中考題)實驗次數(shù)動力 Fi/N動力臂Li/cm阻力 F2/N阻力臂L2/cm10.5814261.58在本次實驗課的總結中,老師提出了這樣一個問題:如右圖所示, 杠桿處于平衡狀態(tài),若在兩邊鉤碼下方再各加掛一只相同的鉤碼, 釋 放后觀察到的現(xiàn)象將是什么?小王認為,杠桿仍能保持平衡;小李認 為,杠桿將順時針轉動;小趙認為,杠桿將 逆時針轉動,你的觀點闖關點撥 因現(xiàn)在杠桿兩力臂不相等,若 在兩邊增加相同的鉤碼,則兩邊的新的力與 力臂的乘積不相同,無法平衡且右邊力臂短 故左邊下沉,右邊上升,即逆時針轉動.解 2杠桿

16、將逆時針轉動(或小趙觀點正確)考題 2 如圖 12-23 是自卸車的示意圖,車廂部分視為杠桿,則下列分 析正確的是()A . B 點是支點,液壓桿施的力是動力, 貨物重是阻力B. B 點是支點,物體 A 放在車廂前部可省力C. C 點是支點,物體 A 放在車廂后部可省 力D. C 點是支點,物體 A 放在車廂前部可省力闖關點撥 在卸車時,車廂(杠桿)將繞著圖中 C 點(支點)轉動,而使車廂(杠桿)轉動的動力是液壓桿施 的豎直向上的力,阻礙車廂(杠桿)轉動的阻力是豎直向下的貨物重力。若要使杠桿省力(即動力V阻力=,應有 CAvCB,也就是說貨物 A 應放在車廂后部(吉林省2004年中考題)精品好

17、資料歡迎下載答選 C能訓練基礎知識訓練1.作用在杠桿上的動力為 50N,阻力為 600N,杠桿恰好平衡,則杠桿的動力臂和阻力臂之比為_。(題型四)2 .如圖 12-24 所示,杠桿每小格的長度相等,質量不計,以O為支點.杠桿的左端掛有物體M,支點右邊的A處掛鉤碼,杠桿平衡.若將支點移到 B 點,要使杠桿重新平衡,在 A 點應掛 個相同的鉤碼。(題型三)3 .如圖 12-25 所示,AB為一根質量不計AZZ Z的細棒,用繩在O處吊起,當A、B兩甲端分別掛兩個重物甲、乙時恰好平衡.若圖12-25OA=0.8m,OB=0.4m,甲的質量為10kg,則乙的質量為_kg .(題型四)4.下列工具中,屬于

18、省力杠桿的是()(題型四)A. 夾郵票用的鑷子B. 理發(fā)師修剪頭發(fā)用的剪刀C.剪鐵絲用的鋼絲鉗D .釣魚用的魚竿5. 如圖 12-26 所示的杠桿中,動力的力臂用 L 表示,圖中所圖12-24精品好資料歡迎下載精品好資料歡迎下載&工人剪鐵皮時, 有時用兩根鐵管套在剪刀 柄上 (如圖 12-29),這是什么道理?(題型四)9.在研究“杠桿的平衡條件”實驗中,有一組同學猜想杠桿的平衡條件可能是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”。他們經過實驗,獲得了下述數(shù)據(jù):動力F1/N動力臂 L/cm阻力F2/N阻力臂l_2/cm4554于是,他們認為自己的猜想得到了驗證。你認為他們的實驗過程存在6.在圖 1

19、2-27 中畫出力 Fi和F2的力臂.(題型一)7.如圖 12-28,工人師傅用吊車搬運集裝箱.集 裝箱重G=2X1O4N,支撐桿對吊車臂的支持力 為 F.在圖中畫出集裝箱所受重力的示意圖和 支持力F對轉動點0的力臂.(題型一)圖12-28精品好資料歡迎下載什么問題?(題型三)10. 圖 12-30 中,OB 為輕質杠桿,OA=60cm,AB=20cm。在杠桿的 B 端掛一個所受重力為60N 的重物,要使杠桿在水平位置上平衡, 在 A點加一個多大的豎直向上的拉力?(題型四)綜合提高訓練1. 如圖 12-31 所示,AOB 為一輕質杠桿(杠桿自重忽略不計),O 為支點,OA=OB,在杠桿的 B

20、端掛一重 20N 的重物,要使杠桿平衡,則在 A 端施加的力 F 至少為_ N。(題型四)2. 人體內也存在三種類型的杠桿,即省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿.跺腳時要靠腓腸肌收縮,骨骼和腓腸肌狀況如圖12-32 所示.踮著的腳可以看作是 _ 杠桿(填類型) .(題型四)3. 如圖 12-33 所示,重力不計的杠桿 OA, O 為支點,在拉力 F 和重力為 30N 的重物 P 的作用下,恰在水平位置平衡。已知圖12-33圖12-30精品好資料歡迎下載OA=80cm, AB=20cm,杠桿與轉動軸間的摩擦忽略不計。那么拉精品好資料歡迎下載力 F 的力臂 L=_cm,拉力的大小 F=_ _N。(題型四

21、)4.杠桿在我國古代就有了許多巧妙的應用。護城河上安裝使用的吊橋就是一個杠桿,由圖 12-34 可知它的支點是 _點(填“A、B或“C ),在勻速拉起時,它屬于一個 _ 杠桿(填“省力”或“費力”),并在圖中畫出動力臂Li。(題型一)5._ 如圖 12-35 所示,杠桿 AC (刻度均勻,不計杠桿重)可繞支點 0 自由轉動,在 B 點掛一重為 G 的物體。為使杠桿平衡,應在杠桿 上的_ 點施加一個作用力,才能使作用力最小,該最小作用力與物重 G 的比值是_圖12-346.如圖 12-36 所示的兩種情況,0B= AB,物重均為 G,兩輕質杠 桿均平衡.比較 F、F的大小,滿足關系式()(題型四

22、)A.F=FB.F=2F圖12-36C.F=1/2FD. F=1/4F7.在棉產區(qū),每年秋天拔去地里的棉桿是農民的一項繁重體力勞動 王剛仿照鉗子的結構改制成一種農具 解決了這一問題。如圖 12-37 所示,使 用時,將小鏟著地,用虎口夾住棉桿的 下部,然后在套管上用力,棉桿就拔出 來了。該農具整體視為杠桿, 則支點、動力作用點、阻力作用點對應下列位置 正確的是()A .轉軸一虎口一套管 B .小鏟一套管一虎口精品好資料歡迎下載C.小鏟一虎口一套管 D .虎口一 轉軸一套管8 密度均勻的直尺 AB 放在水平桌面上, 尺子伸出桌面的部分 0B 是全尺長的 三分之一,當 B 端掛 5N 的重物戶時,

23、 直尺的 A 端剛剛開始翹起,如圖12-38 所示,則此直尺受到的重力是()(題型四)A. 2. 5NC. 10N9.如圖 12-39 所示,A0助一杠桿,0為支點,杠 桿重不計,AO0B在杠桿右端A處用細繩懸掛 重為G的物體,當A0段處于水平位置時,為保 持杠桿平衡,需在B端施加最小的力為F;當B0段在水平位置時保持杠桿平衡,這時在B端施加最小的力為F2,A.FIF2C.FI=F2D.無法比較10. 畫出使杠桿 AB 在圖 12-40 所示位置靜止時所用最小力 F 的作用 點和方向。(題型三)11. 如圖 12-41 所示,用一根硬棒撬一個大石塊,棒的上端A是動力 作用點.(1)在圖上標出:當動力方向向上時,杠桿的支點a當動力方向向下時,杠桿的支點b;(2)在圖上畫出撬動石塊杠桿的平衡條件.調節(jié)左邊鉤碼的個數(shù)和懸掛位置, 使杠桿水平平 衡圖12-38B . 5N則()(題型三)圖12-40精品好資料歡迎下載時,讀出彈

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