资源简介

12.1 杠杆
素养目标
1.通过实例分析的学习,能够辨识杠杆、杠杆的五要素,并且会画动力、阻力、动力臂和阻力臂。
2.通过实验探究,归纳得出杠杆的平衡条件,并利用杠杆的平衡条件进行简单分析和计算。
3.能够依据杠杆的平衡条件,辨识杠杆的种类。
4.能够利用杠杆的平衡条件,画出最小动力。
◎重点:探究杠杆的平衡条件。
【预习导学】
生活中的物理
如图,小明和姐姐在玩跷跷板,体重很小的小明把体重大的姐姐给撬起来。
为什么体重小的小明“打败”了体重大的姐姐 你能帮姐姐“打败”小明吗
重点梳理
知识点一 杠杆
1.定义:如图,一根硬棒,在力的作用下能 ,这根硬棒叫作杠杆。
2.五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的支撑点叫作支点(O)。
(2)动力: 的力叫作动力(F1)。
(3)阻力: 的力叫作阻力(F2)。
(4)动力臂:从 到 的距离叫作动力臂(l1)。
(5)阻力臂:从 到 的距离叫作阻力臂(l2)。
3.杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力作用下 时,我们就说杠杆平衡了。
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杠杆的平衡
杠杆的平衡包括两大类:静止或匀速转动。其中静止包括“水平方向静止”“其他方向静止”。
对点自测
1.杠杆在我国古代就有许多巧妙应用,护城河上安装的吊桥就是一个杠杆,如图所示,它的支点是 点,动力作用点是 点,阻力是 。
2.如图甲、乙所示,两杠杆分别在两侧重物作用下处于静止状态, 图中杠杆处于平衡状态。
【参考答案】
知识点一
1.绕着固定点转动
2.(2)使杠杆转动
(3)阻碍杠杆转动
(4)支点　动力作用线
(5)支点　阻力作用线
3.静止或匀速转动
对点自测
1.B　A　吊桥的重力
2.甲、乙
知识点二 杠杆的平衡条件
1.杠杆的平衡条件
(1)文字描述: 。
(2)公式: 。
2.变形公式
(1)求动力或阻力:①F1= ;②F2= 。
(2)求动力臂或阻力臂:①l1= ;
②l2= 。
(3)求动力和阻力之比:F1∶F2= 。
(4)求动力臂和阻力臂之比:l1∶l2= 。
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杠杆平衡条件的变形公式是根据数学计算法则,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2推导得到的。
对点自测
3.现有若干个规格相同的钩码,如图所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆的A点挂( )个钩码。
A.1　　　B.2　　　　C.3　　　D.4
【参考答案】
知识点二
1.(1)动力×动力臂=阻力×阻力臂
(2)F1l1=F2l2
2.(1)　
(2)　
(3)l2∶l1
(4)F2∶F1
对点自测
3.C
知识点三 杠杆的分类
(1)等臂杠杆:动力臂 阻力臂,动力 阻力,比如天平。
(2)省力杠杆:动力臂 阻力臂,动力 阻力,比如撬棒。
(3)费力杠杆:动力臂 阻力臂,动力 阻力,比如镊子。
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三步辨识杠杆种类
(1)辨识支点、动力、阻力。
(2)估测动力臂和阻力臂大小。
(3)判断杠杆种类:
①动力臂=阻力臂→等臂杠杆
②动力臂>阻力臂→省力杠杆
③动力臂<阻力臂→费力杠杆
对点自测
4.如图所示,小明用撬棍向上撬石头,由于动力臂 阻力臂,所以撬棍是一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
【参考答案】
知识点三
(1)等于　等于
(2)大于　小于
(3)小于　大于
对点自测
4.大于　省力
【合作探究】
任务驱动一 根据动力(阻力)画动力臂(阻力臂)
【任务】画出动力F的力臂。
【思路】根据力臂定义,思考画图步骤。
(1)动力臂是指“支点”到“动力作用线”的距离,也就是“点”到“线”的距离。
(2)在数学上,为了作 “点O”到“线F”的距离,需要 ,交点为垂足,连接
和 ,得到一条垂线段,即“点O”到“线F”的距离,也就是对应的力臂。
(3)画图,根据力臂画法,完成任务。
【参考答案】
驱动一
(2)过O向F所在直线做垂线　支点O　垂足
任务驱动二 探究杠杆的平衡条件
【实验方法】
(1)判断杠杆平衡的方法:①水平方向静止;②其他方向静止;③匀速转动。
(2)测量力臂的方法:使杠杆在 位置平衡,力臂恰好落在杠杆上,可以直接测量。
【实验装置】带有刻度的杠杆、铁架台、质量相同的钩码
【实验过程与结论分析】
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡,若杠杆左端下沉,应该把平衡螺母向 调节。
(2)给杠杆的两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆在 位置平衡。这时杠杆两侧受到作用力的大小等于 的大小。
(3)设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1、左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2,测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;把F1、l1、F2、l2的数值填入表格中。
实验 序号 动力 F1/N 动力臂 l1/m 动力×动力 臂/(N·m) 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m 阻力×阻力 臂/(N·m)
1
2
3
　　(4)改变动力F1和动力臂l1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂l2的大小,再做几次实验。目的是得出 规律,避免实验的 性。
【实验结论】杠杆平衡的条件是 。
【参考答案】
驱动二
【实验方法】(2)水平
【实验过程与结论分析】(1)水平　右
(2)水平　各自钩码所受重力
(4)普遍　偶然
【实验结论】F1l1=F2l2

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