初中物理_杠杆原理及其应用
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初中物理杠杆原理知识点小伙伴们!今天咱们来唠唠初中物理里超有趣的杠杆原理。
咱先说说啥是杠杆呢?你看啊,生活里到处都有杠杆的影子。
就像咱们平时玩的跷跷板,那就是个杠杆呀。
一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这个硬棒就叫做杠杆啦。
这个固定点呢,有个很专业的名字,叫支点。
你想啊,跷跷板中间那个支撑的地方就是支点啦。
那杠杆上有哪些力在起作用呢?有动力和阻力呢。
动力就是让杠杆转动的力,阻力就是阻碍杠杆转动的力。
比如说,你在跷跷板的这头用力往下压,你使的这个力就是动力;而在跷跷板那头跟你对抗的人的重量产生的力就是阻力啦。
这就像两个人在拔河,只不过是在跷跷板上拔河呢,是不是很有趣?杠杆还有个很重要的东西叫力臂。
啥是力臂呢?力臂就是从支点到力的作用线的垂直距离。
这个可有点绕哦。
你可以想象一下,从支点出发,画一条垂直于力的方向的线,这条线的长度就是力臂啦。
比如说,你用一个杆子去撬石头,你手用力的地方到支点的垂直距离就是动力臂,石头对杆子的压力到支点的垂直距离就是阻力臂。
杠杆原理的公式是F1L1 = F2L2。
这里的F1就是动力,L1就是动力臂,F2是阻力,L2是阻力臂。
这个公式可神奇了,它能让我们知道很多事情呢。
比如说,如果动力臂很长,阻力臂很短,那我们用比较小的力就能撬起很重的东西。
就像阿基米德说的,“给我一个支点,我能撬起地球”。
虽然这有点夸张啦,但是原理是对的呢。
咱们生活中有好多杠杆原理的应用。
就拿剪刀来说吧,剪刀的中间那个轴就是支点,我们手握的地方用力,这个力就是动力,要剪的东西对剪刀的阻力就是阻力。
剪刀的设计很巧妙哦,它的动力臂比阻力臂长一些,所以我们能比较轻松地剪开东西。
还有镊子呢,镊子就不一样啦,它的阻力臂比动力臂长,所以我们用镊子的时候就感觉比较费力,但是镊子能很精准地夹起小的东西,像夹取实验室里的小物品之类的。
还有家里的门把手,你看,门把手离门轴(也就是支点)比较远,这样我们转动门把手的时候就比较省力。
初中物理杠杆的知识点作为一门重要的基础学科,物理不仅有着广泛的应用,还是各种工具、设备和机器的背后之一。
而从初中开始,就需要学习基础的物理知识,其中包括杠杆原理等。
在学习初中物理杠杆原理的过程中,同学们不仅需要了解其基本概念,还需要掌握其用处和实际应用。
本篇文章将从杠杆原理的定义开始,深入浅出地解释其各个方面的内容。
一、杠杆的基本定义杠杆是一种物理学上的实验工具或机械,它由一个支点和两个弯曲或刚性杆构成。
杠杆的作用通常是将作用力从一个位置传递到另一个位置。
以杠杆为例,其中一个杆作为支点,另外两个杆分别称为力臂和负荷臂。
支点是杆的固定点,它允许杠杆在固定支点周围旋转。
力臂是从支点到作用力所在点的距离,而负荷臂则是从支点到负载所在点的距离。
二、杠杆原理的基本概念杠杆原理是指,将力和负载放在不同的位置上能够改变系统中的力和运动。
具体而言,如果在杠杆的一侧加入足够多的负载,那么就需要在另一侧施加足够的力来使其平衡。
在杠杆原理中,力和位置的变化必须遵循一个基本的规律,即力乘以力臂的长度等于负荷乘以负荷臂的长度。
这个规律被称为力矩公式,其中力臂是作用力的方向垂直于杠杆的距离,负荷臂是负载与杠杆的位置关系。
在杠杆原理中,还有两个重要的术语需要了解。
一个是杠杆的静平衡,即在没有任何运动的情况下,杠杆仍然能够保持平衡。
另一个是动平衡,即物体处于平衡状态,但仍然有一个向着受力方向的加速度,从而发生了运动。
三、常见的杠杆类型基于杠杆原理的不同应用场合,人们发明了多种类型的杠杆。
其中,常见的三种杠杆类型是1级杠杆、2级杠杆和3级杠杆。
1级杠杆是指支点位于杠杆的中间的杠杆类型。
这种杠杆可以用来比较两个力或对两个力进行平衡。
在这种杠杆中,支点的位置将力臂和负荷臂平衡在一侧。
2级杠杆是指支点位于杠杆一侧的杠杆类型。
这种杠杆通常用于提高力的大小和效率。
在这种杠杆中,支点距离负载更近,因此可以通过施加较小的力来移动较大的负载。
3级杠杆又称为单月光杠杆。
《杠杆平衡条件的应用》教学设计唐山市第十六中学岳晓丽设计理念:突出体现物理习中体会到学习物理的重要性,学会自主学习,真正成为课堂教学的主体。
现在的学生劳动机会少,生活经验少。
要他们把学过的知识应用到实际生活当中确实有一定的难度。
针对这种情况,我将实际生活中的例子带进课堂,让学生亲自体验到利用物理知识解决实际问题;学习物理就是为了服务于我们的生活。
在一定的认知基础上,再通过受力分析、力臂大小关系、结合杠杆平衡原理得出杠杆平衡时动力和阻力的大小关系,并对杠杆进行分类,有针对性地解决生活中的实际问题。
教学要体现“从生活走向物理”的基本理念,贴近学生生活,使学生体验到生活中无处不在的物理知识,从而激发起学生学习的兴趣。
并在教给学生科学的研究方法的同时,培养学生的探究精神、实践能力及创新意识。
教材分析及处理:本节内容属于教育科学版八年级物理第十一章《机械与功》的第一节《杠杆》,三维目标要求学生认识杠杆及其分类,知道杠杆的一些应用。
杠杆具有以下特点:一是实用性,杠杆在生活中应用十分广泛。
二是探究性,《课标》要求经历实验探究杠杆平衡条件,并达到独立操作水平。
三是基础性,杠杆是学习滑轮和其他机械以及机械效率的重要基础。
因此,《杠杆》十分重要。
为了给学生充分的感受和理解的时间,将本课处理为两部分。
此部分利用杠杆平衡解决实际问题,重点是介绍给学生解决分析这类问题时应采用的方法。
学生分析:学生已经历了半年多的物理学习,通过力的相关知识的学习,已经对力、物体运动与力的关系、平衡概念等有了比较深刻的认识;同时通过学习天平的调节及使用,具备了一定的操作能力和感性认识及一定的分析推理能力。
而且八年级的学习对解方程也有了一定的能力,因此我大胆设计,将实际生活中的例子带进课堂,最大程度的调动学生的思维能力,相信学生能力,将课堂与生活实际相结合,结合杠杆平衡原理利用实便演示生动地引入杠杆分类,真正调动学生的学习能力和思维方式。
教学目标:知道杠杆平衡的条件;能根据实际需要正确选择和使用杠杆,能根据自己制定的分类原则给杠杆分类;学习分类的方法;体验科学探究的乐趣,激起学生学习物理的兴趣。
专题六 动态杠杆分析杠杆问题是我们生活实践中常见问题,广泛应用于各种机器、机械,在生活中应用也很广泛.初中物理关于杠杆的动态变化问题是学生学习的难点,也是中考试题中的难点和重点并在中考中占有一定比例. 动态杠杆分析主要涉及以下三个方面:最小力问题、力与力臂变化问题、再平衡问题.动态杠杆分析离不开杠杆的平衡条件:2211l F l F =,即动力×动力臂=阻力×阻力臂.提升重物时,公式为:211Gl l F =,动力为:121l Gl F =. 一、最小力问题此类问题中“阻力×阻力臂”为一定值,要使动力最小,根据杠杆平衡条件,必须使动力臂最大.要使动力臂最大需要做到:在杠杆上找一点(动力作用点),使这点到支点的距离最远;动力方向应该是过该点且与该连线垂直的方向,如图(1)所示,最小力应该是F 3.图(1)二、力与力臂的变化问题此问题是在力与力臂变化时,如何利用杠杆平衡条件2211l F l F =和控制变量法,分析变量之间的关系.如图(2)所示,在探究杠杆平衡条件实验时,当拉紧的弹簧测力计向左转动时,拉力的变化情况是会逐渐减小.三、再平衡问题杠杆再平衡的问题,实际上就是判断杠杆在发生变化前后,力和力臂的乘积是否相等,乘积大的一端下降,乘积小的一端上升.图(2)图(3)如图(3)所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,杠杆将失去平衡,右端下沉.一、杠杆1.什么是杠杆:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒,这根硬棒就叫杠杆.(1)“硬棒”泛指有一定长度的,在外力作用下不变形的物体.(2)杠杆可以是直的,也可以是任何形状的.如图(4)所示.2.杠杆的七要素(如图(5)所示)图(4)杠杆图(5)杠杆的七要素(1)支点:杠杆绕着转动的固定点,用字母“O”表示.它可能在棒的某一端,也可能在棒的中间,在杠杆转动时,支点是相对固定;(2)动力:使杠杆转动的力叫动力,用“F1”表示;(3)阻力:阻碍杠杆转动的力叫阻力,用“F2”表示;(4)动力作用点:动力在杠杆上的作用点;(5)阻力作用点:阻力在杠杆上的作用点;l”表示;(6)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离,用“1l”表示.(7)阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离,用“2注意:无论动力还是阻力,都是作用在杠杆上的力,但这两个力的作用效果正好相反.一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力,而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力.力臂是点到线的距离,而不是支点到力的作用点的距离.力的作用线通过支点的,其力臂为零,对杠杆的转动不起作用.3.杠杆示意图的画法(如图(6)所示):(1)根据题意先确定支点O;(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长;甲乙丙图(6)杠杆的示意图(3)从支点向力的作用线画垂线,并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂;第一步:先确定支点,即杠杆绕着某点转动,用字母“O”表示.第二步:确定动力和阻力.人的愿望是将石头翘起,则人应向下用力,画出此力即为动力用“F1”表示.这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动.而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反,在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动,则阻力是石头施加给杠杆的,方向向下,用“F2”表示如图乙所示.第三步:画出动力臂和阻力臂,将力的作用线正向或反向延长,由支点向力的作用线作垂线,并标明相应的“l1”“l2”, “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂,如图丙所示.4.杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,我们就说杠杆平衡了.(2)杠杆的平衡条件实验图(7)图(8)1)首先调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡.如图(8)所示,当杠杆在水平位置平衡时,这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了,而图(7)杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有图(8)方便.由此,只有杠杆在水平位置平衡时,我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小,因此本实验要求杠杆在水平位置平衡.2)在实验过程中绝不能再调节螺母.因为实验过程中再调节平衡螺母,就会破坏原有的平衡.(3)杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,或F1l1=F2l2.5.杠杆的应用(1)省力杠杆:动力臂l1>阻力臂l2,则平衡时F1<F2,这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力),但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,并且比不使用杠杆,力直接作用在物体上移动的距离大).(2)费力杠杆:动力臂l1<阻力臂l2,则平衡时F1>F2,这种杠杆叫做费力杠杆.使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力),但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离).(3)等臂杠杆:动力臂l1=阻力臂l2,则平衡时F1=F2,这种杠杆叫做等臂杠杆.使用这种杠杆既不省力,也不费力,即不省距离也不费距离.既省力又省距离的杠杆时不存在的.一、最小力问题【典例1】(东营)如图所示,杠杆AOB能绕O点转动.在A点挂一重物G,为使杠杆保持平衡且用力最小,在B点施加一个力,这个力应该是图中的_________.【解析】在B点施力F,阻力的方向向下,为使杠杆平衡,动力的方向应向下,F4方向向上,不符合要求;当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大,此时最省力,即F2的方向与OB垂直,故F2最小.故答案为:F2.二、力与力臂变化问题【典例2】(玉林)如图所示,长为40cm、重为10N的匀质杠杆可绕着O点转动,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置(忽略摩擦阻力),在这个过程中,力F的大小将(选填“增大”、“不变”或“减小”),力F所做的功为J.【解析】(1)根据杠杆平衡条件来做出分析;(2)根据h=Lsin30°求出物体重心上升的高度,再根据W=Gh求出克服重力做的功,即为拉力做的功.【解答】(1)在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置的过程中,动力臂L的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L却逐渐增大;由杠杆的平衡条件知:F•L=G•L′,当L、G不变时,L′越大,那么F越大,因此拉力F在这个过程中逐渐增大;(2)物体重心上升的高度h=Lsin30°=×40cm×=10cm=0.1m,拉力做的功W=Gh=10N×0.1m=1J.故答案为:增大;1.三、再平衡问题【典例3】(潍坊)如图所示,杠杆处于平衡状态.如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将().A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断【解析】图中杠杆处于平衡状态,设一个钩码的重为G,杠杆上一格的长度为L,根据杠杆平衡条件可得:2G×3L=3G×2L;如果杠杆两侧的钩码各减少一个,则:左边力与力臂的乘积:1G×3L,右边力与力臂的乘积:2G×2L,由于此时右边力与力臂的乘积较大,所以右端下降.故选B.一、最小力问题1.(龙东)如图所示的简单机械中一定费力的是().A.起瓶器 B.撬棒C.羊角锤 D.钓鱼竿【解析】A、起瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A错误;B.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B错误;C、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误;D、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D正确.故选D.2. (海南)如图所示,下列工具在使用中属于省力杠杆的是().【解析】A、筷子使用时,动力臂小于阻力臂是费力杠杆,故A不符合题意;B、钓鱼竿使用时,动力臂小于阻力臂是费力杠杆,故B不符合题意;C、钢丝钳翦断钢丝时,动力臂大于阻力臂是省力杠杆,故C符合题意;D、食品夹使用时,动力臂小于阻力臂是费力杠杆,故D不符合题意;故选C.3.(齐齐哈尔)如图所示的用具,在正常使用的过程中,属于费力杠杆的是().A.B. C.D.【解析】杠杆的分类主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂.A、图示剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;B、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;C、图示剪刀,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;D、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.故选:C.4.(贵阳)人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是().A.筷子可以省距离B.所有剪刀都一定省力C.定滑轮可以省力D.撬棒越短一定越省力【解析】A、用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,所以是一个费力杠杆,费力但省距离,故A正确;B、剪铁皮用的剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;所以,剪刀有省力的,也有费力的,故B错误;C、定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故C错误;D、撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;在其它条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒越短动力臂越小,越费力,故D错误.故选A.5.(湖州)一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛,下底面积为20厘米2,将它放在水平桌面上,并有的长度露出桌面外,如图所示.在棒的右端至少应施加牛的竖直向下的力,才能让它的左端离开桌面.【解析】确定支点,压力为动力,棒的重力为阻力,根据杠杆的平衡条件进行分析,且要使力最小,需使动力臂最长.【解答】在棒的右端施加力,使左端抬起,此时直棒相当于杠杆,支点在桌边,根据杠杆的平衡条件,要使动力最小,应该使动力臂最长,所以应在最右端施加一个竖直向下的力,如图所示:设直棒的长为L,由题知L1=L,重力的力臂L2=﹣=L,根据杠杆的平衡条件可得:F•L1=G•L2,即:F×L=1.5N×L,解得:F=1.5N.故答案为:1.5.6.(泸州)泸州市为了巩固创文成果下发了宜传手册“绿色低碳生活,从垃圾分类开始”.如图是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个杠杆(选填“省力”或“费力”);垃圾桶底部的小轮子是为了摩擦力(选填“增大”或“减小”);若拖动时垃圾桶总重为150N,且动力臂为阻力臂的2倍,则保持垃圾桶平衡的拉力F为N.【解析】(1)由示意图分析动力和阻力,然后看动力臂和阻力臂的大小,确定杠杆种类;(2)用滚动代替滑动可以减小摩擦;(3)根据杠杆的平衡条件进行计算求出竖直向上的力.【解答】(1)图示的垃圾桶,因为是动力臂大于阻力臂的杠杆,所以是一个省力杠杆;(2)垃圾桶底部安装小轮子,采用变滑动为滚动的方式减小了摩擦力;(3)已知垃圾桶总重G=150N,动力臂L1=2L2,根据杠杆平衡条件:FL1=GL2可得,保持垃圾桶平衡的拉力为:F===75N.故答案为:省力;减小;75.7.(德阳)如图OAB轻质杠杆,O为支点,请在图中B点处画出能使杠杆保持平衡的最小力F的示意图.【解析】(1)根据杠杆平衡的条件可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长;(2)在通常情况下,连接杠杆支点和动力作用点这两点所得到的线段最长,依此为动力臂,最省力.【解答】(1)由O点到杆顶端的距离是最长的力臂,所以动力应作用在杠杆的顶端B处;(2)根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡,动力方向垂直于杆向上,据此可画出最小的动力,如图所示:8.(安徽)图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形.我们可将图a简化成如图b所示的杠杆.不计自重.若铅球质量m=3kg,OA=0.03m,OB=0.30m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小(g取10N/kg).【解析】肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3kg铅球的重力即为阻力F2,利用杠杆的平衡条件求肱二头肌的收缩力.解答:由图可知,支点是O点,肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3kg铅球的重力即为阻力F2,则阻力:,由图知,L1=OA=0.03m,L2=OB=0.30m,根据杠杆的平衡条件:,即:,解得F 1=300N.答:肱二头肌对前臂产生的拉力F1为300N.9.(福建A)《墨经》最早记述了秤的杠杆原理,如图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,以下说法符合杠杆平衡原理的是().A.“权”小于“重”时,A端一定上扬;B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”;C.增大“重”时,应把“权”向A端移;D.增大“重”时,应更换更小的“权”【解析】A.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,因为不知道“标”和“本”的大小关系,无法确定“权”和“标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系,故A错误.B.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,“标”一定大于“本”,故B错误.C.根据杠杆平衡条件,“本”不变,增大“重”时,因为“权”不变,“标”会变大,即应把“权”向A 端移,故C正确.D.使用杆秤时,同一杆秤“权”不变,“重”可变,不同的“重”对应不同的“标”.若更换更小的“权”,“标”也会变得更大,不符合秤的原理,故D错误.答案为C.10.(眉山)如图所示,轻质杠杆OA能绕O点转动,请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹).【解析】此题是求杠杆最小力的问题,已知点O是动力作用点,那么只需找出最长动力臂即可,可根据这个思路进行求解.【解答】O为支点,所以力作用在杠杆的最右端A点,并且力臂是OA时,力臂最长,此时的力最小.确定出力臂然后做力臂的垂线即为力F.如图所示:11.(绵阳)如图所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=B0,AC=OC.A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,托盘秤甲的示数是6N.现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上.此时托盘秤乙的示数是().A.8N B.12N C.16N D.18N【解析】A端放在托盘秤甲上,以B点支点,根据杠杆平衡条件先表示出木条重心D到B的距离,当C点放在托盘秤甲上C为支点,再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数.【解答】设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,托盘秤甲的示数是6N,根据力的作用是相互的,所以托盘秤对木条A端的支持力为6N,如图所示:由杠杆平衡条件有:F A×AB=G×BD,即:6N×AB=24N×BD,所以:AB=4BD,BD=AB,当C点放在托盘秤甲上时,仍以C为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为F B,因为AO=BO,AC=OC,所以CO=OD=BD,BC=3BD,CD=2BD由杠杆平衡条件有:F B×BC=G×CD,即:F B×3BD=24N×2BD,所以:F B=16N,则托盘秤乙的示数为16N.故选C.12. (天津)利用图甲中的撬棒撬石块时,撬棒相当于______(选填“省力”或“费力”)杠杆;利用图乙中的滑轮组匀速提升900N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为______N.【解析】(1)结合图片和生活经验,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆.(2)由乙图可知绳子的有效股数,根据F=G物求出拉力的大小.【解答】(1)用撬棒撬石头时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;(2)由乙图可知绳子的有效股数n=3,拉力F=G物=×900N=300N.故答案为:省力;300.13.(齐齐哈尔)如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O是支点,A处挂一重为50N的物体,为保证杠杆在水平位置平衡,在中点B处沿(选填“F1”、“F2”或“F3”)方向施加的力最小,为N.【解析】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,根据动力臂最长时最省力找出动力臂是本题的关键.以支点到力的作用点的距离当成力臂时是最大的力臂.解:为使拉力最小,动力臂要最长,拉力F的方向应该垂直杠杆向上,即竖直向上(F2),动力臂为OB最长,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件:F2×OB=G×OA,由于OA是OB的二倍,所以:F=2G=100N.故答案为:F2;100.14.(昆明)如图所示,轻质杠杆 OA 可绕 O 点无摩擦转动,A 点处挂一个重为 20N 的物体,B 点处加一个竖直向上的力 F,杠杆在水平位置平衡,且 OB:AB=2:1.则 F= N,它是杠杆.【考点】杠杆的平衡条件;杠杆的分类.【解析】已知物体G的重力,再根据杠杆平衡的条件F•OB=G•OA可直接求F的大小,根据拉力F和G的大小判断杠杆的种类.【解答】因为OB:AB=2:1,所以OB:OA=OB:(OB+AB)=2:(2+1)=2:3,由杠杆平衡的条件F得:F•OB=G•OA可得:F===30N;因为F>G,所以此杠杆为费力杠杆.故答案为:30;费力.15.(连云港)如图所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡.如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是().A.F1<F2B.F1>F2C.F2<G D.F1=G【解析】由题知,O为支点,当阻力、阻力臂不变时,由杠杆的平衡条件知:动力和动力臂的乘积一定,当动力臂较大时,动力将较小;动力臂较小时,动力将较大.因此先判断出F1、F2的力臂大小,即可判断出两力的大小关系从而比较出F1、F2与G的关系.AB、设动力臂为L2,杠杆长为L(即阻力臂为L);由图可知,F2与杠杆垂直,因此其力臂为最长的动力臂,由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力,则F1>F2,故A错误,B正确;CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时,由杠杆平衡条件可得:F2•L2=G•L,由图知L2<L,所以F2>G;故C错误;因为F1>F2,F2>G,所以F1>F2>G,故D错误.故选:B.【答案】B.二、力与力臂变化问题1.(聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能.如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5kg 的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定().A.大于5kg B大于49N C小于49N D.等于49N【解析】首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,并结合力臂的概念进行分析.【解答】A、力的单位是N,质量的单位是kg,题目是求力的大小,不能用kg左单位,故A错误;BCD、由图知,物体的重力为G=mg=5kg×9.8N/kg=49N;肱二头肌的拉力为动力,物体对手的压力为阻力,支点在肘,如图所示:所以动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2因为L1<L2,所以F1>F2即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N.故B正确,CD错误.故选B.2.(广安)如图,AB是能绕B点转动的轻质杠杆,在中点C处用绳子悬挂重为100N的物体(不计绳重)在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力F= N.若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将A 端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F将(选填“增大”、“减小”或“不变”).【解析】(1)物体的重力为阻力,杠杆在水平位置保持平衡时,BC为阻力臂,BA为动力臂,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2求出拉力的大小;(2)利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况.【解答】杠杆在水平位置保持平衡,由F1l1=F2l2可得,拉力的大小:F1=G=G=×100N=50N.若将A端缓慢向上提升一小段距离,则阻力臂l2将变小,阻力G不变,即F2l2变小,因为拉力方向始终垂直于杠杆,所以动力臂不变,l1始终等于BA,根据F1l1=F2l2可知F1变小,即拉力F减小;故答案为:50;减小.3.(邵阳)某物理实验小组的同学,利用如下图所示的装置,在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件.(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向移动.(选填“左”或“右”)(2)实验中测得的数据如下表所示:测量序号动力F1/N 动力臂l 1 /cm 阻力F2/N 阻力臂l 2/cm① 1 20 2 10② 2 15 1.5 20③ 3 5 1 15由实验数据可以得出杠杆的平衡条件是 .(3)如图乙所示,将杠杆两端同时减去一个钩码,杠杆左端会 .(选填“下沉”或“上升”)【解析】杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡.(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移,这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响;杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来.(2)分析表中数据得出杠杆的平衡条件为:;(3)用杠杆平衡条件可对两侧的力的力臂的乘积进行分析,最后做出判断.解答:(1)如图甲所示,杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,应将右端的平衡螺母向右移动;(2)分析表中数据,计算动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂,就可以得出杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂(或).(3)设一个钩码的重力G,一格的长度为L,则当杠杆两侧的钩码各取下一个后,左边右边;故杠杆不再水平平衡,左侧会下沉;故答案为:(1)右;(2)(或“动力×动力臂=阻力×阻力臂”);(3)下沉.4.(吉林)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除对实验得影响;(2)如图所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡,那么只需要将(选填:下列序号),杠杆就会重新平衡;①左侧钩码向左移动4个格②右侧钩码向左移动2个格③平衡螺母向左适当调节(3)小明改用弹簧测力计做实验,如图所示,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 1N (选填:“大于”、“小于”、“等于”).(每个钩码0.5 N )【解析】重点研究是杠杆平衡条件的实验,第二问中将钩码重,及移动后的力臂代入杠杆平衡条件,两边相等就可以平衡,两边不等,不会平衡,第三问中测力计斜着拉杠杆时,力臂减小,所以动力F要增大.(1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除杠杆自重对实验得影响,实验时方便让杠杆在水平位置平衡;(2)如图所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡;设杠杆一格长为L,每个钩码重为G;①左侧钩码向左移动4个格,可得:,杠杆不平衡;②右侧钩码向左移动2个格,可得:,杠杆平衡;③实验过程中不能通过调节平衡螺母来调整平衡,方法是错误的;可见②的方法杠杆会重新平衡,故选②.(3)小明改用弹簧测力计做实验,如图所示,使杠杆在水平位置平衡.当图中测力计竖直向上拉时,得:解得:;如图中,测力计斜着拉时,力F的力臂会减小,由于阻力和阻力臂不变,则动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计的示数大于1N.【答案】(1)杠杆自重;(2)②;(3)大于.5.(益阳)如图所示,轻质杠杆在中点处悬挂重物,在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F,杠杆保持平衡,保持力F方向不变,当将重物向右移动时,要使杠杆保持平衡,力F将;将杠杆顺时针方向缓慢转动,力F将(两空均填“变大”、“变小”、“不变”)【解析】(1)由题知,杠杆最右端的力F竖直向上(方向不变),当重物向右移动时,重物对杠杆拉力的力臂L2变大,F的力臂L1不变(等于杠杆的长),阻力G不变,由杠杆平衡条件FL1=GL2可知,力F将变大;(2)如图:重物悬挂在杠杆的中点,水平平衡时,动力臂和阻力臂的关系:L1=2L2,保持力F方向不变,杠杆顺时针方向缓慢转动后,由图根据相似三角形知识可知,动力臂和阻力臂的关系:L1′=2L2′,物重G不变,动力臂与阻力臂的比值不变,由杠杆平衡条件可知,动力F的大小始终等于G,即力F将不变.故答案为:变大;不变.6.(达州)如图所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细线连接在地板上,OA=0.6m,OB=0.4m.在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C,C的密度为0.8×103kg/m3,B端正下方放一盛满水的溢水杯.现将木块C缓慢浸入溢水杯中,当木块浸入水中一半时,从溢水口处溢出0.5N 的水,杠杆处于水平平衡状态,然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动,经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0,下列结果不正确的是(忽略细线的重力,g取10N/kg)().A.木块受到的浮力为0.5N;。
杠杆知识点1、杠杆定义:在力得作用下绕着固定点转动得硬棒叫杠杆、说明:①杠杆可直可曲,形状任意、②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点、如:鱼杆、铁锹。
2、杠杆五要素——组成杠杆示意图。
①支点:杠杆绕着转动得点、用字母O 表示、②动力:使杠杆转动得力、用字母 F1表示、③阻力:阻碍杠杆转动得力。
用字母F2表示。
说明:动力、阻力都就是杠杆得受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力得方向不一定相反,但它们使杠杆得转动得方向相反④动力臂:从支点到动力作用线得距离。
用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线得距离。
用字母l2表示、画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签⑴找支点O;⑵画力得作用线(虚线);⑶画力臂(虚线,过支点垂直力得作用线作垂线);⑷标力臂(大括号)。
3、研究杠杆得平衡条件:杠杆平衡就是指:杠杆静止或匀速转动、实验前:应调节杠杆两端得螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做得目得就是:可以方便得从杠杆上量出力臂。
⑴结论:杠杆得平衡条件(或杠杆原理)就是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式F1l1=F2l2也可写成:F1/ F2=l2/ l1⑵解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向与力臂大小;然后根据具体得情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。
(如:杠杆转动时施加得动力如何变化,沿什么方向施力最小等。
)⑶解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点,使这点到支点得距离最远;②动力方向应该就是过该点且与该连线垂直得方向。
4、应用:说明:应根据实际来选择杠杆,当需要较大得力才能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆、经典考题1、图5就是环卫工人用得一种垃圾夹得结构示意图。
拉绳得一端固定在手把上,另一端穿过空心管杆与两夹爪得一端相连、当用力捏手把时,夹爪在拉绳得作用下可夹持物体,同时弹簧被压缩;当松开手把时,夹爪在弹簧得作用下恢复原状。
第八讲 杠杆◆认识最简单的机械——杠杆(1)定义:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,在物理学中叫做杠杆.杠杆是人类使用的最简单的机械,在生活和生产劳动中可以看到很多应用杠杆的实例,如:开瓶器、扳手、剪刀、天平、撬棍、铡刀、起重机、缝纫机踏板等,如图.提示:杠杆可能是独立的,也可能是某个组合机械的一部分,外形多种多样,可直可弯,可粗可细.(2)杠杆的五要素:a .支点:杠杆绕着转动的固定点(图中的O 点);b .动力:使杠杆转动的力(图中的F 1);c .阻力:阻碍杠杆转动的力(图中的F 2);d .动力臂:从支点到动力作用线的距离(图中的L 1);e .阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(图中的L 2).提示:动力臂、阻力臂是点到直线的距离(过支点作力的作用线的垂线) 力臂不一定在杠杆上. (3)力臂图的画法:A .选择支点,用O 表示B .通过力的作用点且沿力的方向画一条直线(虚线),即画出力的作用线C .过支点O 作该力的作用线的垂线段(用虚线表示)D .用大括号标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母1L (或2L )【例1】 下列关于杠杆的一些说法正确的是( )A .杠杆必须是一根直棒B .杠杆一定要有支点C .动力臂就是支点到动力作用点的距离D .当力的作用线通过支点时,力臂最大B【例2】 关于力臂,下列说法正确的是( )A .动力作用点到支点的距离为动力臂B .力臂一定在杠杆上C .杠杆的长度总是等于动力臂与阻力臂长之和D .支点到动力作用线的距离为动力臂D【例3】 试作图中A 点所施的竖直向上的力的示意图以及各力的力臂.【答案】 见上面右图【例4】 如图所示的杠杆中,动力的力臂用l 表示,图中所画力臂正确的是( )【答案】 D【例5】 请在图中画出用瓶起子启瓶盖的动力1F 的力臂1l 和阻力2F 的示意图.【答案】 如图所示.【例6】 两个和尚抬水喝!咱们找找支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂吧!能有几种答案?【答案】 挂水桶点,甲乙施力点都可以作为支点.◆杠杆中的平衡条件:(1)杠杆平衡的含义:在力的作用下,如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动时,我们就可以认为杠杆平衡了.说明:杠杆水平静止或倾斜静止,都属于杠杆平衡状态. (2)杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即=动力阻力臂阻力动力臂 用公式表示1122F l F l =,即1221F lF l =,也称作杠杆原理.(3)利用杠杆平衡条件计算1F ,2F ,1l ,2l 四个物理量时,只要已知其中的任意三个量,或已知其中的一个力和两个力臂的比,或已知其中的一个力臂和两个力的比,就可以由1122F l F l =求得未知的那个力或力臂.【例7】 关于杠杆,下列说法中不正确的是( )A .阻力臂和动力臂的比值越大,使用杠杆时越费力B .省距离的杠杆一定不省力C .使用阻力臂大的杠杆不能省距离D .支点到动力作用线的距离是支点到阻力作用线距离的两倍,平衡时动力是阻力的12【答案】 C【例8】 如果在两个力的作用下杠杆恰好平衡,则( )A .这两个力的大小一定相等B .这两个力的力臂一定相等C .这两个力的大小与它们的力臂成反比D .这两个力与它们的力臂正比 【答案】 C【例9】 要使杠杆平衡,影响动力大小的因素是( )A .动力臂B .动力臂与阻力臂C .阻力与动力臂D .阻力、阻力臂与动力臂 【答案】 D【例10】 在探究杠杆平衡条件的实验中,先把杠杆架在支架上,通过调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡.当左侧钩码处于如图所示的A 位置时,应将右侧的钩码向 移动(选填“左”或“右”) 格(每格长度相同),可使杠杆在水平位置平衡. 【答案】 右 1【例11】 如图所示轻质杠杆,O 点为支点,OA =20cm ,OB =30cm ,BC =40cm .当在A 点悬挂一重40N 的重物G 时,在C 处施加的最小拉力F 为 N . 【答案】 16【例12】 在建筑工地上常用独轮车搬运泥土.一辆独轮车各部分的尺寸如图所示,设车厢和泥土的总重力1200N G =,那么运泥土时抬起独轮车至少需要用力F 为________N . 【答案】 300【例13】 如图所示,用一个可以绕O 点转动的硬杆提升重物,若在提升重物的过程中动力F 始终沿水平方向,则在如图所示的过程中,动力F (硬杆重力忽略不计)( ) A .由小变大 B .由大变小 C .先变大后变小 D .保持不变 【答案】 A◆杠杆的分类及应用(1)根据杠杆的平衡条件2112F l F l =,可把杠杆在应用中分为三种情况: ①省力杠杆:动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,用较小动力就可以克服较大的阻力,所以能省力,但是费距离.如:手推车、瓶盖起子、扳手等.②费力杠杆:动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,因此费力,但能省距离.如:理发剪刀、镊子、钓鱼竿等.③等臂杠杆:动力臂与阻力臂相等,动力等于阻力.如:天平、跷跷板、定滑轮等. (2)不仅生产生活中有许多杠杆,人体中的某些部位也具有杠杆功能.如牙齿咀嚼食物、手臂等.人体中的“杠杆”多数为费力杠杆,但省距离.【例14】 如图所示,下列器件中属于省力杠杆的是( )【答案】 B【例15】如图所示为园艺工人修剪树枝使用的剪刀.在用它剪断较粗的树枝时,园艺工人应当让树枝尽量()A.靠近剪刀轴O以减小阻力臂,达到省力的目的B.靠近剪刀轴O以增大阻力臂,达到省距离的目的C.远离剪刀轴O以增大动力臂,达到省力的目的D.远离剪刀轴O以减小动力臂,达到省距离的目的【答案】A【例16】下列仪器或工具在使用过程中,利用了杠杆原理的一组是()①量筒②剪刀③烧杯④试管夹⑤托盘天平⑥弹簧测力计A.①②③B.②④⑤C.①③⑤D.④⑤⑥【答案】B【例17】推门时,在门把手附近用力,很容易把门推开,而在门轴附近用力,要把门推开就很费劲了,这说明()A.推动杠杆需要的动力无论在什么情况下都可以省力B.推动杠杆需要的动力与动力臂的长短有关C.推动杠杆的动力臂越长,需要的动力就越大D.推动杠杆需要的动力都与支点的位置有关【答案】B◆复习巩固【练1】用羊角锤拔钉子,羊角锤可以看成一个杠杆,如图甲所示,如果人在柄上A点用力,力的方向与锤柄垂直,画出动力、动力臂、阻力、阻力臂.【答案】如图乙所示.画出杠杆示意图,把杠杆的五要素都标出来.具体的做法是:先要辨认杠杆,弄清物体的哪一部分是杠杆,用粗线条把杠杆的形状、轮廓表示出来.羊角锤拔钉子时,杠杆轮廓见乙图.在乙图上确定支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂.【练2】如图所示,杠杆处于平衡状态,F的力臂是()A.OF B.OD C.OC D.OA【答案】C【练3】一个杠杆已处于平衡状态,如果在这个杠杆上再施加一个作用力,那么()A.只要这个力加在阻力一边,杠杆仍可以平衡B.只要这个力加在动力作用点和阻力作用点之间,杠杆仍可以平衡C.杠杆不可能平衡,因为多了一个力D.只要这个力的作用线通过支点,杠杆仍会平衡【答案】D【练4】如图所示的杠杆处于平衡状态,若在A处的钩码组下再挂一个同样的钩码,要使杠杆重新恢复平衡,则必须()A.在B处钩码下再加挂一个同样的钩码B.在B处钩码下再加挂一个同样的钩码并移到C处C.在B处钩码下再加挂一个同样的钩码并移到D处D.把B处钩码移到C处【答案】D【练5】如图所示,轻质直杆OA可绕O点转动,直杆下端挂一重物G.现用一个始终跟直杆垂直的力F将直杆位置缓慢转动到图示虚线位置,在转动过程中这个直杆()A.始终是省力杠杆B.始终是费力杠杆C.先是省力杠杆,后是费力杠杆D.先是费力杠杆,后是省力杠杆【答案】A【练6】如图所示,重物G=80N,已知OA:AB=1:3,若在竖直方向施加一个力F为多大时可以使杠杆在水平位置平衡?【答案】20N。
省力的“钥匙”——杠杆原理用手无法从木头里拔出钉子,必须要用工具。
即使是大力士,也很难把几百公斤的重物举到高处,如果借助工具那就“轻而易举”了。
这些工具都是按照杠杆原理制作的。
要把坚硬的铁皮剪开,使用普通的剪刀很费劲,用长柄剪就比较省力。
这是因为要使一个物体绕着固定轴转动时,用同样大的力作用在物体上,力的作用点离轴越远,产生的转动效果越显著。
比如用力推动房门,力的作用点离门轴越远,就越省力,所以门的把手总是安装在远离门轴的一侧。
地面上有一块又大又重的石头,要把它移动旁边去,一个人推不动。
这时只要用一根结实的棒,把棒的一端插到石头底下,握住棒的另一端,用力向上抬;或是在下面垫上一块较硬的物体,用力压棒的一端,就能把石头撬起来。
撬棒越长,用的力气就越省。
长柄剪刀、撬棒等工具都是省力的杠杆。
在建筑工地上,工人常用滑轮往高处运送工具和材料。
用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组来提升重物时,重物由两根绳子承担,每根绳子只分担一半。
如果要提起 100公斤的重物,只要用 50公斤的力往下拉,通过定滑轮的绳子,就能把重物提升。
同样道理,用两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组来提升重物时,重物由四根绳子承担,每根绳子只分担四分之一,那么只要用 25公斤的力,就可以把 100公斤的重物提起来。
人们还有这样的经验,上陡坡费力,上较平的坡省力。
装卸工人在往卡车上装货物时,往往放块斜板,把货物沿斜板向上推,这比直接把货物抬到车上省力。
斜坡、斜板在物理学上都叫做斜面。
利用斜面也可省力,这是因为放在斜面上的物体,它的重力作用可用两个分力的作用来代替。
一个分力垂直压在斜面上,另一个分力使物体沿斜面向下滑动。
人沿斜面推物时,只要克服后一个分力的作用就可以了。
由于这个分力比物体的重力小,所以人用的力小于物体的重力。
经验告诉我们,如果斜面的高度不变时,斜面越长就越省力,这也是各种车辆上山时要通过弯弯曲曲的盘山公路的原因。
初中杠杆原理
在物理学中,杠杆原理是一种基本的力学原理,也是初中学生必须掌握的重要知识之一。
杠杆原理简单来说就是利用杠杆来增加力的作用效果。
在日常生活中,我们经常可以看到各种不同形式的杠杆的应用,比如开门、挖掘机、拔河比赛等等。
让我们来看一下杠杆的基本原理。
杠杆是由一个支点和两个力臂组成的,当一个力作用在杠杆的一端时,支点会产生一个反作用力,并且在另一端产生一个力。
这样,我们就可以利用较小的力来产生较大的力,从而实现一些看似困难的任务。
在生活中,我们经常可以看到这种原理的应用。
比如开门,门扇就是一个杠杆,门把手是作用力的点,当我们用较小的力拉门把手时,门就能打开。
再比如挖掘机,挖掘机的臂就是一个杠杆,挖掘机的驾驶员可以利用杠杆原理来操作挖掘机的臂,从而实现挖土等动作。
杠杆原理不仅在日常生活中有着广泛的应用,而且在工程领域也有着重要的作用。
比如建筑工地上的吊车,就是利用杠杆原理来实现货物的吊运。
又比如汽车的刹车系统,也是利用杠杆原理来实现刹车的功能。
总的来说,初中的杠杆原理虽然简单,但却是力学的基础,对于培养学生的观察力、动手能力和解决问题的能力都有着很大的帮助。
通过学习杠杆原理,学生不仅可以了解到力的作用效果,还可以锻
炼自己的逻辑思维能力和动手能力。
因此,初中学生在学习杠杆原理时,不仅要掌握其基本原理,还要结合生活实际,多观察、多思考,从而更好地理解和应用杠杆原理。
只有这样,才能真正掌握这一重要的力学知识,为将来的学习和工作打下扎实的基础。
生活中利用了杠杆原理的例子
省力杠杆例子:坚果夹子,门,钉书机,跳水板,扳手;费力杠杆:镊子,手臂,鱼竿,皮划艇的桨,下颚;等臂杠杆:跷跷板、天平;具体分析如下:
初中物理学中把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆;
杠杆的分类:
一类:支点在动力点和阻力点的中间。
称为第一类杠杆。
动力臂与阻力臂长度一致,所以这类杠杆是等臂杠杆。
例:跷跷板、天平等;
二类:阻力点在动力点和支点中间。
称为第二类杠杆。
由于动力臂总是大于阻力臂,所以它是省力杠杆。
例:坚果夹子,门,订书机,跳水板,扳手;
三类:动力点在支点和阻力点之间。
称为第三类杠杆。
特点是动力臂比阻力臂短,所以这类杠杆是费力杠杆,然而能够节省距离。
例:镊子,手臂,鱼竿,皮划艇的桨,下颚;
所以可以看出,省力杠杆、费力杠杆等臂杠杆的例子。
扩展资料:
阿基米德发现了杠杆原理,他的著名的一句话是:“给我一个支点,我可以翘起整个地球”。
杠杆静止不动以及匀速转动的时候都叫做杠杆的平衡;
我们日常生活中每天都在用到杠杆原理,比如剪纸时用的剪刀,钓鱼时用的鱼竿,杠杆的应用极大地方便了人类的生活,推动了科学技术的进步,具有重要的意义;
杠杆的作用是省力或省距离。
筷子的应用就是很好的例子:两根筷子交叉处是支点,筷子是费力杠杆,它的阻力臂大于动力臂,虽然费力但节省了距离。
杠杆模型的构建及应用摘要:杠杆模型是初中物理重要的教学内容,是初中力学知识的一大难点与重点,如何引导学生了解杠杆原理,学会在日常生活中运用杠杆省力原理去进行一些简单的活动,了解生活中的杠杆原理现象,帮助学生更好的理解物理,掌握力的基本原理,更好的学习物理,提高对于物理学习的兴趣有这十分重要的意义。
关键词:杠杆原理;初中物理;实验教学正文:杠杆原理最早的提出者是希腊著名的阿基米德,他首先在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理,在他提出的观点中,杠杆是一种十分简单机械结构,此外他还得出了一些公理:在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下倾。
也就是长力臂一段将比短力臂端更加省力。
正如阿基米德自己所言,“给我一根棍子和一个支点,我将翘起地球。
”如果真的有这样一个足够长,足够坚固的棍子和一个足够远的支点,说不定他真的可以翘起地球。
当然这是不可能实现的,但是也从某种意义上说明了,利用杠杆可以起到很大的省力作用,帮助人们轻松的做到很多事情。
对于我们八年级的学生而言,也是十分重要的学习科目,是初中物理力学部分的重要组成部分,如何去构建杠杆模型并且能够让学生有力的去运用知识,才是我们进行杠杆模型教学的主要目标。
一、杠杆模型的主要原理想要构建一个良好的杠杆模型方便学生理解与接受的话,对于杠杆模型的原理层理解是必不可少的,让学生从原理层面理解杠杆原理是这次课程教学成果的重中之重。
1.1杠杆的三要素杠杆原理的三要素是:力、支点、力臂。
力很好理解,就是使用杠杆原理所需要花费的力,杠杆原理虽然可以起到省力作用,但是无论如何都少不力的实施;支点,是杠杆原理中的关键性要素,只有有了支点,才能让杠杆成功使用。
力臂是杠杆原理中最难理解的内容,力臂就是施力端到支点之间的距离,被称为力臂,力臂的长短直接影响这个杠杆是一个费力杠杆还是省力杠杆。
初中杠杆原理杠杆原理是物理学中的基本概念,也是我们日常生活中经常会遇到的一种现象。
杠杆原理指的是通过一个支点将力和力臂相乘,实现力的放大或者减小的原理。
在初中物理中,我们学习了两种常见的杠杆原理:一类是一端固定的杠杆,另一类是两端固定的杠杆。
一端固定的杠杆是指杠杆的一端固定在支点上,另一端可以自由移动。
我们把支点称为杠杆的转轴,固定端称为支点。
当我们在杠杆的一端施加一个力,杠杆就会绕着转轴旋转。
这时,我们可以通过调整施加力的位置来改变杠杆的旋转情况。
如果我们把施加力的位置靠近转轴,那么杠杆的旋转角度就会变小;反之,如果我们把施加力的位置远离转轴,杠杆的旋转角度就会变大。
这是因为当力臂变小时,力的作用效果也会减小;而当力臂变大时,力的作用效果也会增大。
这就是一端固定的杠杆原理。
两端固定的杠杆是指杠杆的两端都固定在支点上。
当我们在杠杆的一端施加一个力,杠杆的另一端就会有一个反作用力。
根据杠杆原理,施加在杠杆一端的力乘以力臂等于反作用力乘以反作用力臂。
如果力臂较大,那么反作用力就会较小;反之,如果力臂较小,那么反作用力就会较大。
这就是两端固定的杠杆原理。
杠杆原理在我们的生活中有很多应用。
例如,我们常常使用剪刀剪纸。
剪刀就是由两个受力杠杆组成的,两个受力杠杆的转轴就是剪刀的中间连接点。
当我们用力夹住剪刀的把手,两个受力杠杆就会绕着转轴旋转,使剪刀的刀口相互摩擦,从而实现剪纸的功能。
又如,我们常常使用梯子来爬高。
梯子就是一个一端固定的杠杆,我们站在梯子的一端施加力,就可以通过杠杆原理实现梯子的稳定,从而爬到更高的地方。
总的来说,杠杆原理是物理学中重要的概念之一,也是我们日常生活中常常会遇到的现象。
通过学习杠杆原理,我们可以更好地理解物体的平衡和运动,同时也可以应用杠杆原理解决一些实际问题。
希望通过本文的介绍,大家对初中杠杆原理有了更深入的了解。
初中物理杠秤知识点归纳总结初中物理杠杆知识点归纳总结物理是一门研究物质和能量本质及其相互关系的学科,而杠杆是物理学中一个重要的概念。
杠杆原理是初中物理中的一个基础知识点,本文将对初中物理杠杆的知识进行归纳总结,帮助读者更好地理解和掌握这一概念。
一、杠杆的定义及分类杠杆是由支点和杠杆臂构成的简单机械装置,用于实现物体的平衡或力的传递。
依据支点的位置,杠杆可以分为一级杠杆、二级杠杆和三级杠杆。
1. 一级杠杆:支点位于杠杆两侧的物体上。
2. 二级杠杆:支点位于杠杆的一侧,物体位于另一侧。
3. 三级杠杆:支点位于杠杆的一侧,物体也位于同一侧,但它们之间有一个助力臂。
二、杠杆的原理及公式杠杆原理是基于力的平衡条件而建立的。
根据力的平衡条件,杠杆的左右两侧所受的力矩相等,即“力矩和为零”。
力矩是力在垂直于力臂的方向上的乘积,可以通过公式计算:力矩 = 力的大小 ×力臂的长度1. 一级杠杆的力矩平衡条件:左力臂 ×左力 = 右力臂 ×右力2. 二级杠杆的力矩平衡条件:右力臂 ×右力 = 左力臂 ×左力3. 三级杠杆的力矩平衡条件:助力臂 ×助力 = 阻力臂 ×阻力三、杠杆的应用及实例杠杆的原理有广泛的应用,下面将介绍一些常见的杠杆应用及实例。
1. 一级杠杆:挤牙膏我们在挤牙膏时,往往用力在挤压部位施加力,这是因为挤压部位是一级杠杆。
我们施加的力矩会通过杠杆传递到牙膏管内,从而使牙膏挤出。
2. 二级杠杆:开瓶盖我们用力扭开瓶盖时,扳手可以看作是一个二级杠杆。
我们施加的力会通过扳手传递到瓶盖上,从而扭开瓶盖。
3. 三级杠杆:拔河比赛拔河比赛中,参赛队伍通常会利用三级杠杆的原理来增加助力臂,从而增加队伍整体的力矩,使得拔河的力量更具有竞争力。
四、杠杆的机械优势杠杆的机械优势是指在杠杆的运用中可以起到减小力的大小的作用。
在一定条件下,我们可以通过改变力臂和力的大小来实现力的放大或减小。
教科版初中物理八下《杠杆》精品课件全文可读一、教学内容本节课,我们将在教科版初中物理八年级下册第五章第一节《杠杆》中,深入学习杠杆基本概念、种类、原理及其应用。
具体涉及内容有:杠杆定义、支点、力臂、作用力和阻力;杠杆分类,包括一、二、三类杠杆;杠杆平衡条件及其在实际生活中应用。
二、教学目标1. 知识与技能:使学生掌握杠杆定义、分类及平衡条件,能够运用杠杆知识解决实际问题。
2. 过程与方法:通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习,培养学生运用杠杆知识分析问题、解决问题能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对物理学兴趣,提高他们运用物理知识服务生活意识。
三、教学难点与重点1. 教学难点:杠杆平衡条件及其应用。
2. 教学重点:杠杆定义、分类、力臂确定。
四、教具与学具准备1. 教具:杠杆模型、钩码、尺子、三角板、计算器等。
2. 学具:学生分组准备杠杆模型、钩码、尺子、三角板等。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示生活中常见杠杆现象,如剪刀、钳子、撬棍等,引导学生思考杠杆作用和原理。
2. 知识讲解:(1)杠杆定义:介绍杠杆概念,让学生理解杠杆是一种简单机械。
(2)杠杆分类:讲解一、二、三类杠杆特点和作用。
(3)力臂确定:通过实例演示,让学生掌握力臂测量方法。
3. 例题讲解:选取典型例题,讲解解题思路和步骤。
4. 随堂练习:布置一定数量练习题,让学生巩固所学知识。
六、板书设计1. 杠杆定义、分类、力臂、平衡条件。
2. 典型例题及解题步骤。
3. 课后作业及答案。
七、作业设计1. 作业题目:(1)简述杠杆定义、分类及力臂确定方法。
(2)某杠杆长1m,支点距离作用力F1为0.3m,距离阻力F2为0.7m。
若F1=20N,求F2大小?(3)结合生活实例,说明杠杆平衡条件在实际中应用。
2. 答案:(1)见课堂笔记。
(2)F2=60N。
(3)见学生个人解答。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思:本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等环节,使学生较好地掌握杠杆知识。