人教版八年级下册12.1 杠杆导学案

这是一份人教版八年级下册12.1 杠杆导学案，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，精讲点拨，归纳整理，当堂练习等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1. 知道什么是杠杆。理解力臂的概念，会画杠杆的力臂；
2. 能从常见工具和简单机械中识别出杠杆；
3. 知道杠杆平衡条件及其杠杆的一些应用。
【学习重点】
1.会画杠杆的力臂
2.探究杠杆的平衡条件。引导学生通过科学探究得出杠杆的平衡条件。
【学习难点】
1.理解力臂的概念，
2.探究杠杆的平衡条件的实验设计和数据处理。
【自主预习】
1．杠杆:在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
2．杠杆的五要素：支点指杠杆可以绕其转动的点O；动力是使杠杆转动的力F1；阻力是阻碍杠杆转动的力F2；动力臂从支点O到动力F1作用线的距离L1；阻力臂是从支点到O阻力F2作用线的距离L2。
3．杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，它的物理表达式是F1L1= F2L2。
4．常用的剪指刀是省力杠杆，这类杠杆的特点是动力臂L1大于阻力臂L2，平衡时动力F1小于阻力F2使用它可以省力 ，即用较小的动力就可以克服较大的阻力；夹砝码的镊子是费力杠杆，特点是动力臂L1小于阻力臂L2，平衡时动力F1大于阻力F2，使用它时可以省 距离；实验室常用的托盘天平是等臂杠杆。这类杠杆的动力臂L1等于阻力臂L2，平衡时动力F1等于阻力F2，工作时既不省力也不费力。
【合作探究】
探究一：杠杆
想想议议：
当你用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用天平称量时，这些工具使用时有什么共同点？

共同特征：1.受力的作用；2.绕固定点转动；3.比较坚硬
1.杠杆的概念：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
2.杠杆的五要素
用木棍撬石头，撬棍就是杠杆，杠杆是一种常用的简单机械，由五个要素组成:
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点O。（2）动力：使杠杆转动的力F1。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力F2。（4）动力臂：支点到动力作用线的距离l1。
（5）阻力臂：支点到阻力作用线的距离l2。
3.对杠杆的理解
（1）杠杆可以是直的，也可以是弯的，但它是一根硬棒.
（2）力臂是可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。
（3）支点一定在杠杆上。当杠杆转动时，支点是相对固定的。
（4）不论动力、阻力，都是杠杆受的力。
4.力臂的画法:
(1)一找点：先确定杠杆的支点Ｏ和动力、阻力的方向。
(2)二画线：画出动力和阻力的作用线，必要时用虚线将力的作用线延长．
(3)三作垂线段：从支点向作用线作垂线，垂线段即为动力臂或阻力臂．
(4)四用括号来体现：最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母l1或l2.
探究二：杠杆的平衡条件
1．杠杆平衡状态：杠杆静止或匀速转动（可以倾斜平衡）。
提出问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？
2.实验探究
（1）提出问题：动力、动力臂与阻力、阻力臂之间满足怎样的关系时，杠杆能够平衡？
（2）猜想与假设：F1·l1=F2·l2
（3）设计实验和进行实验
（4）使用的器材：弹簧测力计、钩码、带刻度的杠杆、铁架台。
实验前提问：
挂钩码前，如何调节平衡螺母？调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
实验前，为什么将杠杆的中点作为支点并调节水平平衡？避免杠杆自身重力对实验的影响。
实验时，为什么要使杠杆在水平位置平衡？便于测量力臂。
为什么要进行多次实验？使结论更具有普遍性。
（5）进行实验与收集证据：
= 1 \* GB3 ①调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
= 2 \* GB3 ② 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节位置，使杠杆重新平衡。（此时可以调平衡螺母吗？不能）
= 3 \* GB3 ③把支点左边的钩码重当作动力F1，支点右边的钩码重当作阻力F2，读出动力臂L1和阻力臂L2,将各数值填入表格中。
（6）结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂 。即：F1·L1=F2·L2
例题：据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如图所示）。测量时利用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆。如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得L1为6m，L2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。

解：如图所示：F1=200N，l1=6m，l2=4cm＝0.04m
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得：
大象所受的重力:G2=F2=3×104 N
大象的质量为：
探究三：生活中的杠杆
1.省力杠杆
(1)示意图：如图所示
(2)特点：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。用较小的动力就可以克服较大的阻力。（L1>L2， F1(3)常见的省力杠杆：瓶盖起子、羊角锤起钉子、独轮车、钳子等。
2.费力杠杆

(2)特点：动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。动力作用点移动较小的距离就可以使阻力作用点移动较大的距离。（L1F2）
(3)常见的费力杠杆：镊子、缝纫机脚踏板、钓鱼竿、筷子夹菜、皮划艇的桨、扫帚扫地等。
3.等臂杠杆
(2)特点：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。这样的杠杆既不省力也不费力。（L1=L2， F1=F2）
(3)常见的等臂杠杆：天平、定滑轮。
【精讲点拨】
1.作为杠杆的物体可以是直的，也可以是弯的。即杠杆可以是各种各样的形状。
2.支点一定在杠杆上，动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧。作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的，动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但动力和阻力的方向不一定相反。
3.力臂不一定在杠杆上，当力的作用线不垂直于杠杆时，力臂与杠杆不重合。力臂包含了力的作用点和力的方向两个要素.
4.不论动力、阻力，都是杠杆受的力。
【归纳整理】
【当堂练习】
1.（2020 北京市）如图所示，正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是( )
A. 羊角锤B. 核桃夹
C. 园艺剪D. 食品夹
【答案】D
【解析】A、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
B、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C、园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
D、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故选：D。
2.（2020河南）在图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是( )
A. 瓶盖起子； B. 食品夹； C. 起钉锤；D. 核桃夹。
【答案】B
【解析】A.由图可知，支点在上接触点，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；
B.食品夹在使用时，支点在夹子两壁连接处，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；
C.起钉锤在使用时，支点是锤子与地面的接触点，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D.核桃夹在使用时，支点在夹子两壁连接处，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，D错误。故选：B。
3.（2020安顺）撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具。如图所示是工人利用撬棒撬动大石头的情景，撬棒上O点为杠杆的支点。下列分析正确的是（ ）
A．此时撬棒为等臂杠杆
B．应用此撬棒的主要目的是省力
C．力F的作用点靠近O点会更省力
D．应用此撬棒的主要目的是省距离
【答案】B
【解析】ABD、由图知，在使用撬棒时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，使用该杠杆省力但费距离，故B正确、AD错误；
C、力F的作用点靠近O点时，动力臂减小，而阻力、阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知动力会变大，会更费力，故C错误。故选：B。
4.（2020 甘肃省金昌市）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是
A. 羊角锤B. 筷子
C. 起瓶器D. 钢丝钳
【答案】B
【解析】A、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C、起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D、钢丝钳在在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。故选：B。
5.（2020 江苏苏州）如图所示的工具中，在使用时属于省力杠杆的是（ ） QUOTE
A. 镊子； B. 开瓶器
C. 船桨； D. 钓鱼竿
【答案】B
【解析】镊子、船桨、钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；开瓶器在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B正确、ACD错误。故选：B。
6．（2020广西南宁）《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，如图所示，杆秤在水平位置平衡，以下说法正确的是（ ）
A．“重”增大时，N端上扬；B．“权”增大时，M端上扬
C．“权”向右移时，N端下沉；D．提纽向右移时，M端上扬
【答案】C
【解析】A．“重”增大时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故错误；
B．“权”增大时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误；
C．“权”向右移时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故正确；
D．提纽向右移时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误。故选C。
7.（2020 山东济宁）杠杆两端螺母的作用是______，图中的杠杆在水平位置平衡，若在两侧各减掉一个等重的钩码，杠杆______选填“能”或“不能”保持水平平衡。
【答案】（1）调节杠杆在水平位置平衡； （2） 不能
【解析】（1）实验前，应首先进行杠杆平衡调节。当杠杆处于水平平衡时，作用在杠杆上的动力和阻力即为钩码的重力，其方向恰好与杠杆垂直，这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出；
（2）设一个钩码的重力为G，杠杆的一个小格为L，如果在两侧钩码下再各取下一个相同的钩码后：左边；右边；
左边大于右边，根据杠杆平衡条件可知杠杆不再水平平衡，左侧下降。
8.（2020 安徽省）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m，AO=0.3m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F=______N。
【答案】440
【解析】横杆AB粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB中点，故重力G的力臂为：
力F的力臂：
由杠杆平衡条件得：
解得： 故需在A端施加竖直向下的力为440N。
9．（2020广东省）如图所示，用一根硬棒通过支点O撬起石头，画出石头所受重力G的示意图，以及力F的力臂l。
【答案】
【解析】过石头的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标出符号G；过支点作垂直于力F作用线的垂线段，即为力臂l，如图所示：
10.（2020贵州铜仁）如图所示，平衡杠杆AOB，O为支点，请作出物体M所受重力的示意图和动力F的力臂L。
【答案】（1）重力的方向总是竖直向下的，过物体M的重心画竖直向下的线段，标出字母G；
（2）支点为O点，从O点向动力F的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂L，如图所示：
【解析】（1） QUOTE 重力的方向总是竖直向下、作用点要画在物体重心上；
（2）力臂是支点到力的作用线的距离；由支点向力的作用线做垂线，垂线段的长度即为力臂。
本题考查了重力示意图和力臂的画法，画力臂，要先找出支点、画出力的作用线，再从支点向力的作用线画垂线。
11.（2020黑龙江省哈尔滨）在”探究杠杆平衡条件”的实验前，如图甲，杠杆不在水平位置平衡，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______移动。实验中，如图乙，在A点用弹簧测力计施加一个竖直向上的力，在B点施加一个最小为______N的力，才能使杠杆在水平位置重新平衡。
【答案】（1）左； （2） 1
【解析】解：（1）杠杆不在水平位置，右端向下倾斜，则重心应向左移动，故应向左调节左端或的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）由图可知弹簧拉力计的示数为，设杠杆的一个刻度为L，则拉力的力臂为2L；B点施加力的力臂为6L，根据杠杆平衡的条件可得，在B点施加一个最小为：
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。