2024年中考物理教材知识梳理杠杆及杠杆的平衡条件课件

这是一份2024年中考物理教材知识梳理杠杆及杠杆的平衡条件课件，共39页。PPT课件主要包含了■杠杆，阻力臂，绕着固定点转动，动力臂，力的作用线，■杠杆的平衡条件，绕支点匀速转动，F1l1F2l2，■杠杆的分类，■杠杆的相关作图等内容，欢迎下载使用。
1. 杠杆：在力的作用下，能够 _______________的硬棒。2. 杠杆的五要素（1）支点、_________、_________、_________、______ 是杠杆的五要素。（2）力臂是指从支点到 _______________ 的距离，从支点 O 到动力作用线的距离 l1 叫做 ________；从支点 O 到阻力作用线的距离 l2 叫做 _________。3. 杠杆的分类杠杆可分为 ________ 杠杆、________ 杠杆和 ________ 杠杆。
１. 画力臂的步骤：（１）定点，先在杠杆示意图上确定出支点；（２）画线，画出动力作用线和阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线适当延长；（３）画力臂，最后从支点向力的作用线引垂线，从支点到垂足的距离就是力臂。
2. 杠杆的三种类型的判断方法及特点：3. 生活中杠杆应用汇总：（1）省力杠杆：铡刀、瓶盖起子、手推车、钢丝钳等；（2）费力杠杆：钓鱼竿、筷子、镊子、食品夹等；（3）等臂杠杆：天平、晾衣架等。
1. 杠杆平衡：在几个力的作用下，如果杠杆处于 ________ 状态或 ____________________ 状态时，则杠杆平衡。2. 杠杆的平衡条件：_________________________________，用公式表示为 ____________。
动力×动力臂=阻力×阻力臂C
1. 寻找最小力的方法：由公式 F1l1=F2l2 可知，当阻力、阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，当动力臂最长时，动力最小。2. 最小动力作图（以图 1 为例）（1）找动力作用点：动力作用点要选在杠杆上距支点最远处，如图 1 所示中的 A 点。（2）确定力臂：连接动力作用点和支点，即为最长动力臂，如图 2 所示。
（3）确定力的作用线：过动力作用点作动力臂的垂线，如图 3 所示。（4）确定力的方向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定力的方向，如图 4 所示。
例 1 如图所示的工具中，在正常使用时，属于费力杠杆的是 （ ）
区分杠杆类别的解题方法：1. 方法一：2. 方法二：根据生活经验判断，比如，考虑是否需要省力，如：钉子用手是拔不出来的，使用羊角锤后，用较小的力就能将钉子拔出来，可见使用羊角锤拔钉子省力，则羊角锤是省力杠杆。
练习一 如图是生产生活中常用的三种类型剪刀的示意图。现在要用剪刀剪铁皮，你会选择 _____（选填“A”“B”或“C”）剪刀，此剪刀是 ______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。
练习二 如图所示的几种杠杆类工具，在使用时属于省力杠杆的是 （ ）
例 2 如图甲所示的拉杆式书包在使用时相当于 _____（选填“省力”或“费力”）杠杆。已知书包的质量为 5 kg，若拉动书包时，动力臂是阻力臂的 5 倍，则竖直向上的拉力 F 至少为 ______ N。如图乙所示，这是拉杆式书包的简化图，O 是轮子的转轴，相当于杠杆的支点，书包在图乙所示位置静止，请画出施加在端点 A 的最小作用力 F。（g 取 10 N/kg）
杠杆作图要求：（1）使用直尺、铅笔；（2）力的作用点一定要画在杠杆上；（3）力臂过支点，是点到线的距离，沿力的方向画延长线，再从支点作这条延长线的垂线段，并用相应的符号表示，即为力臂；（4）力臂用实线，两端需加箭头表示（或用大括号标明，注意标注垂直符号），在旁边标上字母。
练习一 中国古代人民为了抵御入侵，常在城池周围建造护城河，通过吊桥升降控制人员进出。如图是吊桥被拉起时的模型图，请在图中画出拉力F 的力臂。
练习二 如图所示，一轻质杠杆 OAB，O 为支点，C 点挂一重物，请画出重物所受重力的示意图，并画出使杠杆在图示位置保持静止时的最小动力 F。（忽略杠杆的粗细）
例 3 杠杆在工业生产中有广泛的应用，如图为某杠杆结构示意图，物体 C 为边长 50 cm 的正方体，其质量为 65 kg，杠杆 AB 可绕 O 点转动，AO∶OB=2∶1。一个体重 600 N 的人用竖直向下的力拉绳子，对杠杆 B 端产生一个竖直向下的拉力，杠杆在水平位置保持静止，且物体 C 对地面的压强为 2 000 Pa，杠杆自重、绳重及摩擦均不计。（g 取 10 N/kg）求：（1）地面对物体 C 的支持力是多少？（2）人对绳子的拉力是多少？（3） 若人与地面的接触面积为 400 cm2，则人对地面的压强是多少？
解：（1）地面对物体 C 的支持力大小等于物体 C 对地面的压力大小，即：F支C=F压C=pCSC=2 000 Pa×（0.5 m）2=500 N；（2）物体 C 对 A 端的拉力：FA=GC-F支C=65 kg×10 N/kg-500 N=150 N，由题知，AO∶OB=2∶1，由杠杆的平衡条件有：FA·AO=FB·OB，则 所以人对绳子的拉力：F拉=FB=300 N；（3）人对地面的压力大小等于地面对人的支持力大小，即 F压人=F支人=G人-F拉=600 N-300 N=300 N，人对地面的压强：
利用杠杆平衡条件分析和计算有关问题，要从杠杆的平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）入手。计算时，要找准动力臂和阻力臂，注意在杠杆转动时，往往力臂也随着改变。一般遵循以下步骤：（1）确定杠杆支点的位置；（2）分清杠杆受到的动力和阻力，明确其大小和方向，作出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
练习一 如图所示，轻质杠杆 AB 长 1.2 m，两端悬挂甲、乙两物体，已知 AO∶OB=1∶3，甲的底面积是 0.12 m2，高 0.3 m，物体甲的重力大小是 960 N，杠杆在水平位置平衡时，物体甲对水平地面的压力与物体乙所受的重力大小相等。（ρ水=1.0×103 kg/m3，g 取 10 N/kg）求：（1）物体乙所受的重力；（2）物体甲对地面的压强。
解：（1）根据杠杆平衡条件得FA·OA=G乙·OB，所以 FA=G乙·得 FA=3G乙，F拉=FA，据题意得 G甲-F拉=G乙，所以 G甲-3G乙=G乙，（2）据题意 F甲压=G乙=240 N，所以
练习二 如图所示，轻质杠杆OP长 1 m，能绕 O 点转动，P 端用细绳悬于 N点。现有一个重为 7 N 的合金块 A 通过滑环悬挂于 M 点，M 点距离 O 点 20 cm。倾斜的杆 OP 与水平方向成 30°角，滑环刚好能从 M 向 P 端以 2 cm/s 的速度匀速滑动，若滑环从 M 点开始用时 30 s 滑动到某点 Q（图中未画出）时，细绳恰好断裂。（g 取 10 N/kg）求：（1）P 端细绳能承受的最大拉力；（2）滑环自 M 点滑动到 Q 点的过程中，合金块 A 所受重力做的功和重力做功的功率。
解：（1）已知 O 为支点，设绳子对 P 点的拉力为动力，合金块 A 对 M点的拉力为阻力，分别作出它们的力臂。如下图所示：若滑环从 M 点开始用时 30 s 滑动到某点 Q（图中未画出）时，细绳恰好断裂，则 OQ=OM+MQ=OM+vt=20 cm+2 cm/s×30 s=80 cm=0.8 m，此时的力臂 l2=OQcs30°，由杠杆平衡条件有：FP大·l1=FAl2，即 FP大·OPcs30°=FA·OQcs30°，其中FA=GA=7 N；则 FP大·OP=GA·OQ，则细绳能承受的最大拉力：
（2）物体在重力的方向上通过的距离：h=MQ·sin30°=vt·sin30°=2 cm/s×30 s×0.5=30 cm=0.3 m；合金块 A 所受重力做的功：W=GAh=7 N×0.3 m=2.1 J，合金块 A 所受重力做功的功率：
实验：探究杠杆的平衡条件
消除杠杆自重对实验的影响
避免偶然性，使得出的结论更具有普遍性
练 1 如图 1 所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重 0.5 N）。（1）杠杆放在支架上后，在图 1 甲所示位置静止，这时的杠杆处于 ______（选填“平衡”或“不平衡”）状态，为了将杠杆调至水平位置平衡，他将左端平衡螺母向 _______（选填“左”或“右”）端调节。（2）图 1 乙中，在水平位置平衡的杠杆 A 处挂两个钩码，则在 B 处需挂 _____ 个钩码时，杠杆才能继续保持在水平位置平衡；实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡，这样做的主要目的是便于直接测量 ______；经过多次实验得出杠杆平衡条件为 ________________________________________。
动力×动力臂=阻力×阻力臂（或 F1l1=F2l2）
（3）保持杠杆水平位置平衡，将图 1 丙中的弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置，弹簧测力计示数将 _______（选填“变大”“变小”或“不变”）。（4）实验中保持阻力 F2 及阻力臂 l2 不变，多次改变动力 F1 与动力臂 l1，收集数据并在坐标系中绘制出动力 F1 与动力臂 l1 的关系图象（如图 2 所示），由图象分析可知：当 F=_______ N 时，l1=30 cm。
（5）如图 3 甲所示，粗细不均匀的胡萝卜在水平位置平衡。将胡萝卜沿虚线位置分割成两部分，如图 3 乙所示，P 点为胡萝卜左边部分重心位置，Q 点为胡萝卜右边部分重心位置，根据杠杆平衡条件分析可知，左边部分胡萝卜所受的重力 __________（选填“大于”“小于”或“等于”）右边部分胡萝卜所受的重力。
1. 如图所示，在剪断铁丝的过程中，钳子是一个 _______（选填“省力”或“费力”）杠杆。2.判断下列分类是否正确（正确的画“√”，错误的画“×”）。（1）钳子、羊角锤、定滑轮都是省力杠杆。 （ ）（2）扳手、钳子、剪铁皮的剪子都是省力杠杆。 （ ）
3.探究杠杆的平衡条件。（１）杠杆两端的螺母作用是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿____________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（２）小明用如图 1 所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿____＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
调节杠杆在水平位置平衡
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
（３）小明又用如图 2 所示装置进行实验。请在图中画出拉力 Ｆ 的力臂，弹簧测力计的读数应是 ＿＿＿＿＿＿＿ Ｎ。（一个钩码重 0.5 Ｎ）（４）如图 3 所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出 L1 和 L2，则２L1 ＿＿＿＿＿＿（选填“＞”“＜”或“＝”）3L2。
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算。 她用刻度尺测出 L1 和 L2（如图 4 所示），则游码的质量为 ＿＿＿＿＿ ｇ。
4. 在均匀直尺的中央挖一小凹槽，把一个薄金属片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘，在小盘中倒入质量不等的大米和小米，调整小盘在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知，大米的质量 __________（选填“大于”或“小于”）小米的质量。F 是左盘对直尺施加的力，请在图中画出 F 的力臂。
■杠杆平衡条件的综合应用
现向左盘中再加入少量大米，写出一种能够使直尺恢复平衡的方法：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
向右盘中加入小米（或将装有小米的小盘向右移动一段距离、或将装有大米的小盘向右移动一段距离）
5. 如图所示，一轻质杠杆 AB，长 1 m，支点在它中点 O，将重分别为 10 N 和 2 N 的正方体 M、N 用细绳系于杠杆的 B 点和 C 点，已知 OC∶OB＝1∶2，M 的边长 l＝0.1 m。（1）在图中画出 N 受力的示意图。（2）求此时 M 对地面的压强。（3）若沿竖直方向将 M 左右两边各切去厚度为 h 的部分，然后将 C 点处系着 N的细绳向右移动 h 时，M 对地面的压强减小了 60 Pa，求 h 为多少。
解：（1）如下图所示（2）设 B 端受到细绳的拉力为 FB，由杠杆平衡条件得，GN×OC＝FB×OB，已知 OC∶OB＝1∶2，则有 ＝1 N；根据力的作用是相互的可知，细绳对 M 的拉力 F＝FB＝1 N，此时 M 对地面的压力：F压＝F支＝GM-F＝10 N-1 N＝9 N，M 与地面的接触面积：S＝l2＝（0.1 m）2＝0.01 m2，则此时 M 对地面的压强：