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(共33張PPT)
第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械
第1節(jié) 杠桿
人教版 物理 八年級(jí) 下冊(cè)
看古代戰(zhàn)爭(zhēng)片時(shí),經(jīng)常能看到一種攻
城用的機(jī)械，即人力拋石機(jī)，亦稱牽引
拋石機(jī)，這種機(jī)械最早出現(xiàn)于公元前5
世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，北周和隋唐時(shí)期西傳，先
為早期的阿拉伯人使用,后傳入歐洲。這種武器可把石彈、巨石或爆炸物投到敵方的城墻上、城內(nèi)或兵陣內(nèi)而造成破壞。你知道人力拋石機(jī)的原理嗎？其中有什么物理奧秘呢
1. 認(rèn)識(shí)杠桿，并能準(zhǔn)確找出支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂；能從常見(jiàn)的工具和簡(jiǎn)單機(jī)器中識(shí)別出杠桿；能對(duì)杠桿進(jìn)行分類，并能根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的杠桿。
2. 通過(guò)探究，掌握杠桿的平衡條件，并能利用杠桿的平衡條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
它們工作時(shí)有什么共同特征？
當(dāng)你使用這些工具時(shí)，你就在使用杠桿了。
杠桿是最簡(jiǎn)單的機(jī)械之一。
知識(shí)點(diǎn) 1
杠 桿
一根硬棒在力的作用下如果能繞著
固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就叫做杠桿。
注意：硬棒可以是直,也可以是彎曲的,即硬棒可以是各種各樣的形狀。
杠桿
支點(diǎn)
杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用O表示。
動(dòng)力
促使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F1表示。
力臂
從支點(diǎn)到力的作用線的距離，用l表示。
阻力
阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F2表示。
動(dòng)力與杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。
阻力與杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。
F1
F2
l1
l2
O
力臂的畫(huà)法
試一試：畫(huà)出圖中杠桿各力的力臂。
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
杠桿示意圖的作法
l1
F1
l2
F2
Ｏ
∟
∟
如圖所示，一個(gè)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，已知阻力F2的方向，以及動(dòng)力 F1的力臂l1 ，在圖中作出阻力F2的力臂l2以及動(dòng)力F1的示意圖。
F2
●
O
F1
l2
l1
●
●
∟
∟
知識(shí)點(diǎn) 2
杠桿的平衡條件
當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，或做緩慢地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們說(shuō)杠桿平衡了。
在杠桿的使用中，杠桿的平
衡狀態(tài)是一種非常重要的狀態(tài)。
杠桿在滿足什么條件時(shí)會(huì)才平衡？
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：當(dāng)杠桿平衡時(shí)，分別測(cè)出動(dòng)力F1、阻力F2，動(dòng)力臂l1、阻力臂l2。并多次改變力和力臂，獲取多組數(shù)據(jù)，從而分析總結(jié)出杠桿的平衡條件。
實(shí)驗(yàn)器材：
帶等分刻度的均質(zhì)木尺、鉤碼、鐵架臺(tái)、彈簧測(cè)力計(jì)。
實(shí)驗(yàn)操作：
（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿水平平衡。
（2）杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。
目的：使杠桿的重力作用線通過(guò)杠桿支點(diǎn)，避免杠桿自身重力
對(duì)杠桿平衡的影響。
目的：保證力臂沿杠桿，便于測(cè)量力臂。
（3）將動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。
調(diào)節(jié)方法：杠桿哪端高，就向哪端調(diào)節(jié)平衡螺母。
（4）改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)力和動(dòng)力臂的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)。
（5）在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過(guò)在其他位置上用彈簧測(cè)力計(jì)拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。
目的：使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
探究：杠桿的平衡條件
　杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。
次數(shù) 動(dòng)力F1/N 動(dòng)力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1 15 3 5
2 2 10 2 10
3 3 10 2 15
4 2 20 4 10
……
×
×
=
例題 據(jù)《杭州日?qǐng)?bào)》報(bào)道，2001年6月22日，在杭州動(dòng)物園內(nèi)，一位物理老師利用杠桿原理，僅用小小的彈簧測(cè)力計(jì)就測(cè)出了一頭大象的質(zhì)量。測(cè)量時(shí)利用了根長(zhǎng)度為12m的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定于槽鋼的中點(diǎn)O。當(dāng)槽鋼水平靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F1為200N。測(cè)得l1為6m，l2為4cm。若不計(jì)鐵籠的質(zhì)量，請(qǐng)估算大象的質(zhì)量。g取10N/kg。
O
l1＝6m
l2＝4cm
F1＝200N
F2
由F1l1＝F2l2 得：
解：
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×6m
0.04m
＝3×104N
m
=
F2
g
=
10N/kg
3×104N
=3×103kg＝3t
=
G
g
最大力臂——最小的力
杠桿上離支點(diǎn)（O）最遠(yuǎn)的點(diǎn)(A)作為作用點(diǎn)，且力的方向與OA垂直，此時(shí)所施加的力最小。
F最小
l最大
┴
知識(shí)點(diǎn) 3
生活中的杠桿
若l1＞l2，則F1 F2
若l1＝l2，則F1 F2
若l1＜l2，則F1 F2
＞
＝
＜
省力杠桿
等臂杠桿
費(fèi)力杠桿
判斷杠桿的類型，實(shí)際就是比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小。
若克服的阻力較大時(shí)，要用省力杠桿。
省力杠桿
若克服的阻力較小時(shí)，要用費(fèi)力杠桿。
使用費(fèi)力杠桿，可以省距離。
能使工作快捷。
費(fèi)力杠桿
支點(diǎn)
動(dòng)力
阻力
O
F1
F2
B
連接中考
例1（2024·海南）用起子開(kāi)瓶蓋，下列杠桿能正確解釋這現(xiàn)象的是（　　）
A B
C D
例2 （深圳中考）如右圖所示，在C點(diǎn)用力把桌腿A抬離地面時(shí)，桌腿B始終沒(méi)有移動(dòng)，請(qǐng)?jiān)贑點(diǎn)畫(huà)出最小作用力的示意圖。
以B為支點(diǎn)
最長(zhǎng)力臂為BC
最小的力與BC垂直
F
連接中考
例3 （青島中考）如圖所示為探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)裝置，杠桿平衡時(shí)，鉤碼對(duì)杠桿的阻力F2=10N，阻力臂l2=20cm，測(cè)力計(jì)示數(shù)F1=25N，則動(dòng)力臂l1為（　　）
A．15cm B．8cm
C．50cm D．80cm
B
解析：根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2
得動(dòng)力臂：
連接中考
例4（北京中考）如圖所示的用具中，在使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（　　））
A．筷子 B．瓶蓋起子 C．撬棒 D．核桃?jiàn)A
A
徒手無(wú)法完成，要用省力杠桿
連接中考
1. 一位泰山挑山工用一根長(zhǎng)1.8m的扁擔(dān)挑起貨物，如圖為扁擔(dān)示意圖，若在扁擔(dān)的A端掛200N的物體，B端掛300N的物體，挑起重物時(shí)使扁擔(dān)水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端______m遠(yuǎn)的位置（不計(jì)扁擔(dān)的重力）。
1.08
Ｏ
基礎(chǔ)鞏固題
2. 各式各樣的剪刀都是一對(duì)對(duì)杠桿。下列剪刀，最適合剪開(kāi)較硬物體的是 （　　）
A B C D
C
基礎(chǔ)鞏固題
3.小明小組利用如圖所示的裝置探究“杠桿平衡條件”時(shí)，在杠桿兩側(cè)掛上不同個(gè)數(shù)的鉤碼，移動(dòng)鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。下列能幫助他得出正確結(jié)論的操作是 (　　)
A.去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉
B.去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)斜向下拉
C.去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉
D.增加鉤碼個(gè)數(shù)，再多次實(shí)驗(yàn)使結(jié)論更具普遍性
B
4.如圖所示的是吊車(chē)起吊貨物的結(jié)構(gòu)示意圖，伸縮撐桿為圓弧狀，工作時(shí)它對(duì)吊臂的支持力始終與吊臂垂直，使吊臂繞O點(diǎn)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將貨物提起。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.吊臂是一省力杠桿，但要費(fèi)距離
B.吊臂是一個(gè)費(fèi)力杠桿，但可以省功
C.勻速頂起吊臂的過(guò)程中，伸縮撐桿
支持力的力臂變小
D.勻速頂起吊臂的過(guò)程中，伸縮撐桿
支持力漸漸變小
D
小明利用杠桿做了以下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均相等，杠桿上相鄰刻線間的距離相等，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）如圖甲所示，將杠桿中點(diǎn)置于支
架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿的左端
下沉，若想使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)
將杠桿的平衡螺母向______調(diào)節(jié)。杠桿
在水平位置平衡后，在A點(diǎn)懸掛2個(gè)鉤碼，要使杠桿在水平位置再次平衡，需在B點(diǎn)懸掛______個(gè)鉤碼；之后在A、B兩點(diǎn)再各增加1個(gè)鉤碼，杠桿將___________（選填“不動(dòng)”、“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)”或“逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)”）。
右
4
逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
能力提升題
（2）如圖乙所示，小明在A、C兩點(diǎn)分別懸掛等重的載物盤(pán)，制作了一個(gè)天平，左盤(pán)盛放物體，右盤(pán)加減砝碼，此天平是利用了哪一類杠桿制作而成的？__________。
（3）小明正確使用自制天平稱量
物體質(zhì)量時(shí)：
①假如支點(diǎn)O因某種原因向右偏移，
則測(cè)量值_______真實(shí)值（選填“大
于”“等于”或“小于”）；
②假如砝碼因生銹等原因質(zhì)量增大，則測(cè)量值_________真實(shí)值（選填“大于”“等于”或“小于”）。
等臂杠桿
大于
小于
作業(yè)
內(nèi)容
教材作業(yè)
完成課后“練習(xí)與應(yīng)用”練習(xí)
自主安排
配套練習(xí)冊(cè)練習(xí)

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