2024内蒙古中考物理二轮专题研究 第十二讲 第1节 杠杆(课件)
展开实验 探究杠杆的平衡条件
一、定义:如图所示,在力的作用下能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆.
1、支点:杠杆可以绕其自由转动的点,即图中的O点;2、______:使杠杆转动的力,即图中的F1;3、______:阻碍杠杆转动的力,即图中的F2;4、动力臂:从支点O到______________的距离,即图中的L1;5、阻力臂:从支点O到______________的距离,即图中的L2.
四、杠杆的平衡条件:阿基米德首先发现了杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂.也可以写作:____________(用图中字母表示).
命题点:杠杆类型的判断1. 图中所示工具,在使用过程中属于省力杠杆的是______,属于费力杠杆的是_____.(2022天津10改编)
(RJ八下P80图12.1-5)
命题点:杠杆类型的判断、杠杆平衡条件及应用 2. 如图是自行车手闸示意图,手闸是一个_______(选填“省力”或“费力”)杠杆,当图中手对车闸的作用力F=10 N时,刹车拉线受到力的大小为____N.
(RJ八下P80图12.1-6图2)
命题点:杠杆平衡条件的应用3. 如图所示搬运砖头的独轮车使用时可视为______(选填“省力”或“费力”)杠杆,生活中这类杠杆还有________(举出一例),若砖头和独轮车总重力为1 200 N,要将扶手抬起,则人向上施加的力F的大小为______N,在不改变总重力的情况下,为了更省力,工人可以采取的措施是______________________________(写出一点即可).(2022绥化9改编)
(RJ八下P80图12.1-8)
手握处向远离车箱的方向移动
1. 杠杆力臂的画法(1)找点:确定支点O;(2)画线:画动力作用线及阻力作用线,画的时候用虚线将力的作用线延长;(3)作垂线段:从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足;(4)标三要点(垂足、力臂、力):从支点到垂足的距离就是力臂,标上字母l1或l2,分别表示动力臂或阻力臂.
2. 杠杆“最小力”的作图步骤(1)动力作用点要选在杠杆上距支点最远处;(2)连接动力作用点和支点;(3)过动力作用点,作其与支点连线的垂线;(4)根据动力与阻力使杠杆转动的方向相反,确定动力的方向,并标上字母.
例1 生活中常常会用到许多工具,达到省力的目的.如图所示是小明使用羊角锤撬铁钉时的示意图,请你画出动力F的力臂l.
例2 如图所示,拉杆式行李箱在拉力F的作用下静止在斜坡上,请画出拉力F的力臂l.
例3 (2022巴中)如图所示,轻质杠杆OMN上挂一重物,为使杠杆在图中位置平衡,请在N端画出最小力的示意图.
例4 如图甲是一种蔬菜挤水器,把蔬菜放在漏水器中,向下压手柄,能将菜里的水分挤出.其手柄可以看做一个杠杆,图乙是其简化的示意图,图中O为支点,F2是其受到的阻力.请在图乙中画出阻力F2对应的阻力臂l2;在A点施加的最小动力F1的示意图.
二、杠杆平衡条件及其应用
例5 如图所示,长为1.2 m的轻质水平木杆AB可以绕O点转动,在杆的B端用细线悬挂一正方体物块M,使该物块静止在水平桌面上,该物块的边长为10 cm,质量为1.2 kg,已知AB长度是OB长度的4倍.在A端用F拉=3 N的力竖直向下拉木杆时,求:(g取10 N/kg)
(1)B端绳对物块的拉力;(2)物块对桌面的压强.
解:(1)由杠杆的平衡条件可得:F拉×3L=FB×L,解得FB=9 N
(2)物块的重力GM=mMg=1.2 kg×10 N/kg=12 N物块对桌面的压力F压=GM-FB=12 N-9 N=3 N物块对桌面的压强p= =300 Pa
变式1:(改变力的方向)若力的方向如图所示时,求刚好能拉动物块时拉力的大小.
变式2:(改变力臂长度)如图所示,在木杆上O点放另一物块N,使质量为0.6 kg的物块N以0.2 m/s的速度匀速向左移动,运动到C点时,物块M对地面的压强刚好为零,求物块N运动的时间.
1. 钩码的作用:改变动力F1和阻力F2的大小
2. 挂钩码前的操作:
(1)支点处于杠杆中央的目的:避免__________对实验结果产生影响 (2)通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆平衡(左高向___调,右高向___调)
3. 实验结论:杠杆的平衡条件是__________________________________(F1l1 =F2l2)
4. 注意事项:(1)实验过程中_______(选填“能”或“不能”)调节平衡螺母 (2)实验中调节杠杆处于水平平衡状态的目的:便于测量_______
动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂
例 小明和他的同学们利用如图所示的实验装置做“探究杠杆的平衡条件”的实验.
(1)实验中将质量分布均匀的杠杆的中点作为支点,其目的是____________对实验的影响.杠杆两端平衡螺母的作用是__________________________________.
不挂钩码时调节杠杆在水平位置平衡
(2)静止于支架上的杠杆如图甲所示,应将杠杆两端的平衡螺母向____调节,使杠杆处于水平平衡状态,这样做的目的是为了便于_________.杠杆水平平衡后,在实验过程中,________(选填“可以”或“不可以”)再调节平衡螺母.
(3)在杠杆两端不同的位置挂不同数量的钩码,使杠杆在水平位置平衡,得到下表中的实验数据.
①根据实验数据可得出杠杆的平衡条件:___________________________________________.②小明多次测量并记录数据的目的是______________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”).
动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1 =F2L2 )
(4)(2022广安改编)如图乙所示,在B点挂钩码使杠杆平衡后,若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码,那么杠杆的_____(选填“右”或“左”)端下沉.保持左边钩码数量不变(2个钩码),要使杠杆重新平衡,可进行的操作是________________________________________________(写出一种方案).
在右边第2格处挂4个钩码(或在右边第4格处挂2个钩码)
(5)(2022柳州改编)实验中改用弹簧测力计替换B点的钩码,始终竖直向下拉杠杆,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图丙所示.此过程中,拉力的力臂_______,拉力的大小_______.(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
(6)同组的小华为了能直接读出力臂,利用如图丁所示装置进行实验. ①为使杠杆保持水平平衡,且方便测量力臂,则弹簧测力计对杠杆的拉力方向是___________.
②杠杆平衡后,小华将弹簧测力计向右转过一定角度,沿图丁虚线方向拉动,杠杆重新水平平衡后,弹簧测力计的示数_______(选填“变大”、“变小”或“不变”).若弹簧测力计拉力方向与杠杆的夹角为30°,每个钩码的质量为50 g,则弹簧测力计的示数为____N.
③只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂重物. 若弹簧测力计的量程是0~5 N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达_____N.
(7)(2023成都改编)下列四个因素中,不会带来实验误差的是____.A. 铁架台自身的重力足够大B. 单个钩码的重力不完全相等C. 悬挂钩码的绳套重力偏大D. 杠杆与转轴之间的摩擦偏大
(8)(难点·实验评估)(2021东营改编)实验后,小明提出新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是利用如图戊所示的装置进行探究,弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码重力为阻力F2,图中拉力F1=______N.多次调整力和力臂的大小进行测量,发现F1L1总是大于F2L2,其原因是_______________________.
(2021宜昌改编)小玲同学在探究“杠杆的平衡条件”实验时,多次实验,记录数据如表格所示.于是她认为杠杆的平衡条件应为F1+L1=F2+L2;而小明则认为实验还需要进一步改进.你认为小玲总结的杠杆的平衡条件是______(选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是_______________________.
(9)(生活实践)杠杆在生活中有很多应用,现欲使如图己所示的静止跷跷板发生转动,小男孩可以采取的做法是________________________.
远离支点(或向后端移动)
1. (2022赤峰5题3分)在如图所示的四种工具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
2. (2021衡阳)如图所示,是我国古代《墨经》最早记述的秤的杠杆原理,有关它的说法正确的是( )A. “标”“本”表示力,“权”“重”表示力臂B. 图中的B点为杠杆的支点C. “权”小于“重”时,A端一定上扬D. 增大“重”时,应该把“权”向A端移动
3. (2021铁岭)如图是小明用一根木棒撬动水平地面上石头的情景,为了更省力,小明应沿__________(选填“竖直”或“垂直木棒”)方向向下压木棒.若想省更多的力,小明可以将作为支点的石块O向____(选填“左”或“右”)适当移动.
类型1 力学作图(赤峰2考)
4. [2023通辽17(2)题1分]请在图中画出拉力F的力臂l.
5. [2023赤峰15(2)题2分]工人沿台阶向上滚动圆柱形塑料桶如图所示.他在A点施加力F使塑料桶绕O点向上滚动,请画出F的力臂.
类型2 力臂及指定力作图(赤峰5考)
6. [2021赤峰15(2)题2分]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.
7. (2021通辽19题2分)如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图.当水箱内的水达到一定高度时,浮标带动杠杆AOB压住入水口,停止上水.请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1.
类型3 最小力作图[包头2023.10(1)]
8. (2022通辽19题2分)如图所示,杠杆提升静止在地面的重物,请画出没有用杠杆拉起重物时,重物在竖直方向上受力的示意图;当用杠杆拉起重物时,请画出在杠杆A点施加最小力F的示意图.
9. (2022鄂尔多斯17题2分)如图是一种活塞式抽水机的示意图.其中手柄AOB是一个杠杆.请在图中画出手柄被扶起过程中作用在A点的最小动力F1及其力臂.
类型1 杠杆平衡条件的相关判断(包头2考,常在选择题中综合考查)
10. (2021泰州)如图,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡.下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均相同)( )A. 两侧钩码同时向支点移动一格B. 两侧钩码下方同时加挂一个钩码C. 左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码D. 左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
11. (2021枣庄改编)如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F,使木杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F的大小将( )A. 先变大,后变小 B. 先变小,后变大C. 一直是变大的 D. 一直是变小的
变式1:如图所示,一根质地均匀的木杆可绕 O 点自由转动,在木杆的右端施加一个始终水平的作用力F.使木杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力 F 的大小将_______.
变式2:如图所示,一根质地均匀的木杆可绕 O 点自由转动,在木杆的右端施加一个始终竖直向上的作用力F.使木杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力 F 的大小将_______.
类型2 杠杆平衡条件相关计算(呼和浩特3考)
12. (2022鄂尔多斯14题2分)如图,用一轻直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上,直杆始终与杠杆垂直,用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆始终在水平位置平衡.弹簧测力计示数如图中的放大图.那么机翼模型所受的重力为_____N.当对模型水平向右吹风时,弹簧测力计的示数将_____(选填“变大”、“不变”或“变小”).
13. (2023呼和浩特16题4分)如图甲所示是大刚同学两手做俯卧撑时的示意图.他的身体可视为杠杆.如图乙所示,O点为支点,A点为重心.已知每只手所受的支持力大小为200 N,(g取10 N/kg)求:(1)若每只手掌与水平地面的接触面积为100 cm2,计算手掌对地面的压强;(2)该同学的质量.
解:(1)每只手所受的支持力大小为200 N,根据相互作用力的特点可知,两个手掌对地面的压力为F=2×200 N=400 N两只手掌与水平地面的接触面积为S=2×100 cm2=200 cm2=0.02 m2则手掌对地面的压强为p= =2×104 Pa
(2)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,FL1=GL2该同学的重力为G= =600 N该同学的质量为m= =60 kg
14. (2023呼和浩特)解放前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活.如图所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图.为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板(如图).若一个木板质量为500 g,密度为0.8×103 kg/m3,每个桶内水深30 cm(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).求:(1)桶底受到的水产生的压强;(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积;(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5 m,每桶水总重180 N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55 cm,支撑手距离扁担左端也是55 cm,则支撑手受到的扁担产生的压力.
解:(1)桶底受到水产生的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa
(2)木板漂浮在水面上,所受浮力F浮=G板=m板g=0.5 kg×10 N/kg=5 N木板露出水面的体积V露=V板-V排= =1.25×10-4 m3
(3)G左×L1=G右×L2+F×L3即180 N×(1.5 m-0.55 m)=180 N×0.55 m+F×(1.5 m-2×0.55 m)解得F=180 N.F与支撑手受到的扁担产生的压力是相互作用力,所以支撑手受到的扁担产生的压力为180 N.
15. (2021桂林)以下是小桂“探究杠杆的平衡条件”的实验.(1)实验前,杠杆静止时如图所示,接下来小桂应将平衡螺母向____端调节,使杠杆处于水平平衡状态.
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