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文檔簡介
精品好資料精品好資料歡迎下載13.4杠桿古希臘科學家阿基米德曾經(jīng)說過“:給我一個支點,我就能舉起地球.”阿基米德真能舉起地球嗎?智能提要杠桿的概念及五要杠桿的平衡杠桿的分類及其應萬不能理解成力
臂為支點到力的作?用點的長度萬不能理解成力
臂為支點到力的作?用點的長度?■‘力臂是支點到力的作用線的距離,從幾何上來看,是“點”到“直線”的距離。其中“點”為杠桿的支點;“線”為力的作用線,即通過力的作用點沿力的方向所畫的直線。某一力作用在杠桿上,若作用點不變,但力的方向改變,那么力臂一般要改變。如圖所示,力F的大小一樣,由于作用在杠桿上A點的方向不同,力臂就不同.(a)圖中F的力臂l比(b)圖中F的力臂廠大.力臂不一定在杠桿上,如圖所示.若力的作用線過支點,則它的力臂為零.問:你能總結一下畫力臂的一般步驟嗎?答:可按下述步驟畫力臂:(1)首先確定支點O.(2)畫好動力作用線及阻力作用線.畫的時候可用虛線將力的作用線延長.(3)再從支點O向力的作用線引垂線,畫出垂足,則支點到垂足的距離就是力臂.(4)最后用大括號勾出力臂,在旁邊標上字母11或12,分別表示動力臂或阻力臂。中考擷要在最近的三年中,杠桿也是中考的主要內(nèi)容之一,考試中其內(nèi)容出現(xiàn)在選擇題、填空題、實驗探究題、作圖題計算題等多種題型中.考查的最主要形式為作圖題,即給出日常生活中杠桿應用的實例,作出其五要素,尤其是力臂.要善于把日常生活中涉及到杠桿知識又不容易聯(lián)想到杠桿的應用實例與杠桿聯(lián)系起來,分析其中的五要素.智能拓展用不準確的天平進行準確的測量我們實驗室力測量物體質(zhì)量的天平是等臂杠桿,它是根據(jù)杠桿的平衡條件制作的測量儀器.因為動力臂等于阻力臂,所以左盤中的物重等于右盤中的砝碼重,左盤中的物體質(zhì)量等于右盤中的砝碼質(zhì)量.由于使用不當和部分被損,一些天平實際上的不等臂杠桿,用這樣的天平直接測量,不管你是怎樣認真地進行正確操作,稱量結果與物體的真實值之間總有偏差.在粗略測量和練習使用天平時,都可以忽略由于儀器本身造成的誤差.但是在精確測量中,這是不允許的,如何用不準確的天平進行準確的測量呢?第一種方法“是恒載法”.先將另外一個物體放到天平的一只托盤上,然后把砝碼放在另外一只托盤上,直至天平平衡.接著,把待測物體放到放砝碼的托盤上,并將其中的一部分砝碼逐漸取出,使天平恢復平衡.此時,被測物體的質(zhì)量就等于被取出的砝碼的質(zhì)量.由于砝碼是準確的,所稱出的值就是它的真實值.
第二種方法是“替代法”.把待測物體放到天平的一只盤上,另外拿些沙粒加到另外一只盤上,一直加到使天平平衡.然后,把待測物體拿下(沙粒別動),逐漸把砝碼加到這只盤上,直到天平重新恢復平衡為止.這樣,被測物體的質(zhì)量就等于盤上砝碼的質(zhì)量.第三種方法是“復稱法”首先把待測物體(設質(zhì)量為m)放在左盤,然后往右盤加砝碼(質(zhì)量為mi)使之平衡.此時,便有mgl1=m1gl2(l1、l2分別為左、右盤到天平中央刀口的距離).接著,又將待測物體放到右盤,然后往左盤加砝碼(質(zhì)量為m2)至天平平衡.此時,也有m2gli=mgl.將兩式相比可得m,'mm,只要將m>m2的值代入上式,便可以得出待測物體的質(zhì)量了.12|智能歸例題型一會確認并畫出杠桿的動力臂和阻力臂例如圖甲所示,杠桿OA處于平衡狀態(tài),在圖中分別畫出力F和F對支點0的力臂L和L。12,12甲知識點力臂的概念,會畫力臂乙闖關點撥再次提醒:畫力臂時必須注意力臂是“支點到力的作用線的距離”,而不是“支點到力的作用點的距離”。答如圖乙所示[變形題1]如下圖甲所示,杠桿OA在力F、F的作用下處于靜止狀12態(tài),L是力F的力臂.在圖中畫出力F的力臂L和力F.A乙甲22_A乙甲闖關點撥根據(jù)已知的力臂畫力時,力的作用線應與力臂垂直,且要
注意力的作用點應畫在杠桿上答如上圖乙所示[變形題2]如下圖甲所示的鋼絲鉗,其中A為剪鋼絲處,B為手的用力點,O為轉(zhuǎn)動軸,圖乙為單側鉗柄及相連部分示意圖,請在圖乙中畫出剪鋼絲時的動力F]、阻力F2、動力1]、阻力臂12。B丙闖關點撥動力作用在B點,方向豎直向下,阻力作用在A點,方向豎直向下。表示F的線段應比表示F的線段短一些,因為鋼絲鉗是省力杠桿.B丙答如圖丙所示題型二有關探究杠桿平衡條件的實驗題例1某同學用如右圖所示裝置驗證杠桿的平衡條件,所用的4只鉤碼每只質(zhì)量都是50g,在圖示情況時,杠桿AB處于水平平衡狀態(tài),這時彈簧秤的讀數(shù)為2.80N.設?的力臂為1],F(xiàn)2的力臂12,則L.若在杠桿左端鉤碼下方增加一個相同的鉤碼,重新調(diào)12節(jié)彈簧秤對杠桿右端拉力的方向后,使杠桿AB再次恢復水平平衡,則這時彈簧秤的拉力與對應力臂的乘積應是未增加鉤碼前彈簧秤的拉力與對應力臂乘積注意:F]的力臂并非杠則這時彈簧秤的拉力與對應力臂的乘積應是未增加鉤碼前彈簧秤的拉力與對應力臂乘積注意:F]的力臂并非杠V桿的OA段,不能直接比
較0A與0B.'的倍.知識點探究杠桿的平衡條件闖關點撥圖中的杠桿平衡時,應t滿足F的倍.知識點探究杠桿的平衡條件闖關點撥圖中的杠桿平衡時,應t滿足F1l1=F2l2WL=F二196二2lF2.801021增加鉤碼后,再次平衡時,由杠桿的平衡條件得FJH,那么F'l'-1-1Fl11F'l'22Fl22F'2F2答7/105/4例2在右圖所示的實驗裝置中:實驗前沒有掛鉤碼時,發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾,應將杠桿右端螺母向(左或右)邊旋一些,使杠桿在水平位置平衡。實驗時只有8個相同的鉤碼,杠桿上每格等距,當在A點掛4個鉤碼時,則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡?(請設計兩種方案)答:①②__。知識點杠桿平衡條件的應用闖關點撥解題的關鍵是依據(jù)杠桿的平衡條件,看左、右兩邊的力和力臂的乘積是否相等.請思考:還有兩種方案,你能說出來嗎?■解(1)右(2)①2個鉤碼掛在“6”處;②3個鉤碼掛在“4請思考:還有兩種方案,你能說出來嗎?■題型三有關杠桿的動態(tài)平衡問題例1如圖12-16所示,用始終與杠桿垂直的<力F,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B,阻力G的力臂,動力F。(填“變大”或“變小”“不變”)知識點杠桿的平衡條件及其應用圖12-16闖關點撥關鍵是要先弄清哪些是不變量,哪些圖12-16是改變量,再根據(jù)杠桿的平衡條件作出判斷分析和解分別畫出杠桿在A、B兩位置的阻力G的力臂可看出,阻力臂l將變大,由于F的方向始終與杠桿垂直,所以F的力臂始終G等于杠桿長,故F的力臂l不變。根據(jù)公式FF-1二G-1,l、G不變,?.F變大。答變大變大[變形題]如圖12-17所示,一根重木棒在水平動力(拉力)F的作用下以0點為軸,由豎直位置逆時針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中,若動力臂為1,動力與動力臂的乘積為”,則()F增大,1增大,M增大F增大,1減小,M減小F增大,1減小,M增大F減小,1增大,M增大分析和解如圖中由豎直位置轉(zhuǎn)到水平位置的過程中,動力臂L逐漸減小,而木棒的重不變,重力的力臂lg逐漸增大.由杠桿的平衡G條件M=FL=GLG,而水平動力F=,由上述兩式可知M增大,GLL減小,F(xiàn)增大。圖12-18例2如圖12-18所示,O為杠桿圖12-18AC的支點,在0處掛一小球,O=OB=BC,為使杠桿在水平位置平衡,畫出施加在杠桿上最小動力F的力臂L:,并標出F的方向。闖關點撥由杠桿的平衡條件:F111=F212知,在阻力和阻力臂不變的情況下,要想用的動力最小,則要求動力斗臂最大。最長的動力臂即人為支點跟作用點「■卜三最長的動力臂即人為支點跟作用點「■卜三的距離.0圖12-1912-19解最小動力F1應在離支點最遠的C12-19點,最長的動力臂應為OC,匚的方向應垂直于OC向上,如圖
所示.題型四杠桿平衡條件的應用例1如圖12=20所示是一個指甲刀的示意圖,它由三個杠桿ABC,OBD和OED組成,用指甲刀剪指甲時,下面說法正確的是()A?三個杠桿都是省力杠桿三個杠桿都是費力杠桿ABC是省力杠桿,OBD、OED是費力杠桿ABC是費力杠桿,OBD、OED是省力杠桿知識點能從日常生活中器具中辨認出杠桿,并能對它們進行分類闖關點撥根據(jù)杠桿的平衡條件,省力杠桿的特點是L]〉l2,費力杠桿的特點是L]VL2.分析和解對ABC杠桿,B是支點,由圖中不難看出動力臂大于阻力臂,故為省力杠桿;對OBD杠桿,O是支點,阻力作用與D,動力作用于B,故動力臂小于阻力臂,為費力杠桿;對OED杠桿,阻力作用于D,動力作用于E,故動力臂小于阻力臂,為費力杠桿.答選C圖12-21例2一把桿秤不計自重,提紐到秤鉤距離是4cm,秤砣質(zhì)量250g.用來稱質(zhì)量是2kg的物體,秤砣應離提紐多遠,秤桿才平衡?若秤桿長60cm,則這把秤最大能稱量多少kg的物體?(如圖12-21所示)圖12-21知識點利用杠桿平衡條件進行計算闖關點撥桿秤也是一個杠桿.提紐處看作杠桿支點.若將重物對桿的力看作動力F],物體離提紐的距離就TOC\o"1-5"\h\z是動力臂*則秤砣對桿的力就是阻力F2,,秤砣離提紐的距離是阻力臂12.(如圖]厶12-22所示):解由于物體和秤砣對杠桿的力分別等:于各自的重力,圖12-22根據(jù)杠桿平衡條件:f1l1=f2l2,得m1gl1=m2gl22kgxgx4cm=0.25kgxgxll=32cm即稱2kg物體時秤砣離提紐32cm.'=56cm2l2'm1'xgx4cm當阻力臂最大時,稱量物體質(zhì)量最大.
由F'1'l1=F2l'2,得m'=56cm2l2'm1'xgx4cm0.25kgxgx56cmm1'=3.5kg即秤的最大稱量是3.5kg.答稱2kg物體時秤砣離提紐32cm,秤的最大稱量是3.5kg.中考典題精析考題表是小王在“研究杠桿的平衡條件”的實驗中,記錄的部分測量結果,請在空格中填入適當?shù)闹?。(每個鉤碼質(zhì)量為50gg=10N/kg)(四川省2004年中考題)實驗次數(shù)動力F/N1動力臂L/cm1阻力F/N2阻力臂L/cm210.5814261.58在本次實驗課艮的總結中,老劉帀提出了這樣一個問題:如右圖所示,杠桿處于平衡狀態(tài),若在兩邊鉤碼下方再各加掛一只相同的鉤碼,釋放后觀察到的現(xiàn)象將是什么?小王認為,杠桿仍能保持平衡;小李認為,杠桿將順時針轉(zhuǎn)動;小趙認為,杠桿將逆時針轉(zhuǎn)動,你的觀點是。闖—若在兩邊增加相同的鉤碼,則兩邊的新的力與力臂的乘積不相同,無法平衡且右邊力臂短故左邊下沉,右邊上升,即逆時針轉(zhuǎn)動.解2杠桿將逆時針轉(zhuǎn)動(或小趙觀點正確)考題2如圖12-23是自卸車的示意圖,車廂部分視為杠桿,則下列分析正確的是()B點是支點,液壓桿施的力是動力,貨物重是阻力B.B點是支點,物體A放在車廂前部可省力C.C點是支點,物體A放在車廂后部可省力D.C點是支點,物體A放在車廂前部可省力闖關點撥在卸車時,車廂(杠桿)將繞著圖中C點(支點)轉(zhuǎn)動,而使車廂(杠桿)轉(zhuǎn)動的動力是液壓桿施的豎直向上的力,阻礙車廂(杠桿)轉(zhuǎn)動的阻力是豎直向下的貨物重力。若要使杠桿省力(即動力V阻力=,應有CAVCB,也就是說貨物A應放在車廂后部。
答選CI智能訓練基礎知識訓練1.作用在杠桿上的動力為50N,阻力為600N,杠桿恰好平衡,則杠桿的動力臂和阻力臂之比為題型四)2.如圖12-24杠桿恰好平衡,則杠桿的動力臂和阻力臂之比為題型四)2.如圖12-24所示,杠桿每小格的長度相等,圖12-24質(zhì)量不計,以0為支點.杠桿的左端掛有物體M,支點右邊的質(zhì)量不計,以0為支點.杠桿的左端掛有物體M,支點右邊的A處掛鉤碼,杠桿平衡.若將支點移到B點,要使杠桿重新平衡,在A點應掛個相同的鉤碼。個型三)如圖12-25所示,AB為一根質(zhì)量不計的細棒,用繩在0處吊起,當A、B兩端分別掛兩個重物甲、乙時恰好平衡.若OA=0.8m,OB=0.4m,甲的質(zhì)量為1Okg,則乙的質(zhì)量為kg.個型四)下列工具中,屬于省力杠桿的是()(題型四)夾郵票用的鑷子理發(fā)師修剪頭發(fā)用的剪刀剪鐵絲用的鋼絲鉗D.釣魚用的魚竿5?如圖12-26所示的杠桿中,動力的力臂用L表示,圖中所在圖12-27中畫出力F和F?的力臂.個型一)如圖12-28,工人師傅用吊車搬運集裝箱.集動力F/N1動力臂L/cm1阻力F/N2阻力臂L/cm24554于是,他們認為自己的猜想得到了驗證。你認為他們的實驗過程存在什么問題?(題型三)10.圖12-30中,OB為輕質(zhì)杠桿,OA=60cm,心__貞AAB=20cm。在杠桿的B端掛一個所受重力為占圖12-30I—60N的重物,要使杠桿在水平位置上平衡,在A點加一個多大的豎直向上的拉力?(題型四)綜合提高訓練如圖12-31所示,AOB為一輕質(zhì)杠桿(杠桿自重忽略不計),O為支點,OA=OB,在杠桿的B端掛一重20N的重物,要使杠桿平衡,則在A端施加的力F至少為No(題型四)人體內(nèi)也存在三種類型的杠桿,即省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿.跺腳時要靠腓腸肌收縮,骨骼和腓腸肌狀況如圖12-32所示.踮著的腳可以看作是杠桿(填類型).個型四)如圖12-33所示,重力不計的杠桿OA,O為支點,在拉力F和OA=80cm,AB=20cm,杠桿與轉(zhuǎn)動軸間的摩擦忽略不計。那么拉
力F的力臂力F的力臂L=cm,拉力的大小F=N。(題型四)就是一個杠桿,由圖12-34可知它的支點是點(填“A”、B”或“C”),在勻速拉起時,它屬于一個杠桿(填“省力”或“費力”),并在圖中畫出動力臂L。個型一)如圖12-35所示,杠桿AC(刻度均勻,不計杠桿重)可繞支點O自由轉(zhuǎn)動,在B點掛一重為G的物體。為使杠桿平衡,應在杠桿上的點施加一個作用力,才能使作用力最小,該最小作用力與物重G的比值是。(題型四)如圖12-36所示的兩種情況,滿足關系式()(題型四)OB=AB,物重均為G,兩輕質(zhì)杠桿均平衡?比較F、F'的大小,滿足關系式()(題型四)圖12-36A.F=F'圖12-36C.F=1/2F'D.F=1/4F'在棉產(chǎn)區(qū),每年秋天拔去地里的棉桿是農(nóng)民的一項繁重體力勞動。圖12-37王剛仿照鉗子的結構改制成一種農(nóng)具解決了這一問題。如圖12-37圖12-37正確的是()(題型一)A.轉(zhuǎn)軸一虎口一套管B.小鏟—套管—虎口
C.小鏟一虎口一套管D.虎口一轉(zhuǎn)軸—套管圖12-38)(題型四)密度均勻的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺長的三分之一,當B端掛5N的重物戶時,直尺的A圖12-38)(題型四)A.2.5NB.5NC.10ND.無法確定如圖12-39所示,AOB為一杠桿,O為支點,杠桿重不計,A0=0B。在杠桿右端A處用細繩懸掛重為G的物體,當AO段處于水平位置時,為保持杠桿平衡,需在B端施加最小的力為F;當BO段在水平位置時保持杠桿平衡,這時在B端施加最小的力為F,2則()(題型三)A.F<FB.F>FC.F=FD.無法比較畫出使杠桿AB在圖212-40所示位置靜止時所用最小力F的作用點和方向。(題型三)如圖12-41石示,用一根硬棒撬一個大石塊,棒的上端A是動力作用點.(1)在圖上標出:當動力方向向上時,杠桿的支點a當動力方向向下時,杠桿的支點b;(2)在圖上畫出撬動石塊圖12-40圖12-40衡時,讀出彈簧秤的示數(shù)F=2.61N,鉤碼對杠桿的拉力F=1.96N;12精品好資料精品好資料歡迎下載精品好資精品好資歡迎下載測得支點0到這兩個力作用點的距離O
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