2020年九年級(jí)物理上冊 11.1 杠桿課堂反饋 (新版)蘇科版
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2020年九年級(jí)物理上冊 11.1 杠桿課堂反饋 (新版)蘇科版
一、杠 桿
圖11-1-1
一 杠桿
1.定義:物理學(xué)中,將在____________可繞一__________轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒稱為杠桿.
2.杠桿的五要素
圖11-1-2
支點(diǎn):杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),常用O來表示.
動(dòng)力:使杠桿________的力,常用F1來表示.
阻力:________杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,常用F2來表示.
動(dòng)力臂:從支點(diǎn)到______________的距離,常用l1來表示.
阻力臂:從支點(diǎn)到______________的距離,常用l2來表示.
[說明] ①杠桿在受力轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不發(fā)生形變;杠桿一般都是“棒”形的,有的是直棒,有的是彎棒,還有一些是方形、圓形的物體,只要“在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)”,都可以看作變形的杠桿.
②力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離,即“點(diǎn)到線”的距離,“點(diǎn)”指的是支點(diǎn),“線”指的是力的作用線,力的作用線就是力所在的直線;注意力臂不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離.
二 杠桿的平衡條件
1.杠桿平衡
杠桿________或____________,我們就說此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài).
[說明] “杠桿的平衡”不同于物體的“受力平衡”.
2.探究杠桿的平衡條件
(1)實(shí)驗(yàn)器材:所需的器材除了杠桿、支架、細(xì)線、鉤碼外,還需要______________.
(2)實(shí)驗(yàn)裝置:如圖11-1-3所示.
圖11-1-3
(3)實(shí)驗(yàn)步驟:
①安裝杠桿:把杠桿中點(diǎn)支在支架上,調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使杠桿在______位置平衡.
②在杠桿左邊掛上一定數(shù)量的鉤碼,用彈簧測力計(jì)在某一位置豎直拉住杠桿,使杠杠水平平衡,記錄對應(yīng)的阻力F2、阻力臂l2,彈簧測力計(jì)的拉力F1、動(dòng)力臂l1.
③不斷改變鉤碼的個(gè)數(shù)和鉤碼的位置,使杠桿在水平位置重新平衡,重復(fù)步驟②,記錄對應(yīng)的F2、l2、F1、l1.
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:杠桿的平衡條件是______________________,表達(dá)式是__________________,這個(gè)平衡條件也稱為杠桿原理.
(5)評(píng)估交流
①實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡,目的是讓杠桿的重心在支點(diǎn)上,重力的力臂為________,以消除杠桿自重對實(shí)驗(yàn)的影響.
②在實(shí)驗(yàn)過程中,使杠桿在水平位置平衡,是便于________________.
③實(shí)驗(yàn)中改變鉤碼的個(gè)數(shù)或位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),目的是________________________________________________________________________.
④若改變彈簧測力計(jì)的拉力方向,彈簧測力計(jì)的示數(shù)將________,原因是________發(fā)生改變.
三 杠桿的分類
類型
示意圖
力臂
關(guān)系
力的
關(guān)系
特點(diǎn)
應(yīng)用
省力
杠桿
l1__l2
F1__F2
省力但費(fèi)距離
鍘刀、
羊角錘
費(fèi)力
杠桿
l1__l2
F1__F2
費(fèi)力但省距離
筷子、
釣魚竿
等臂
杠桿
l1__l2
F1__F2
既不省力也不省距離,既不費(fèi)力也不費(fèi)距離
天平
類型一 力臂的畫法
例1 如圖11-1-4所示,用杠桿將物體A吊起,O點(diǎn)是支點(diǎn),請畫出拉力F1的力臂l1.
圖11-1-4
[方法指導(dǎo)]力臂的畫法
力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離,畫力臂就是畫支點(diǎn)到力的作用線的垂線段.
根據(jù)已知力畫對應(yīng)力臂的步驟:
―→―→―→
類型二 探究杠桿的平衡條件
例2 2020·遵義改編小錦所在的實(shí)驗(yàn)小組用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿進(jìn)行“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)鉤碼質(zhì)量相等.
圖11-1-5
(1)將杠桿的中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉,他將杠桿左端平衡螺母向右調(diào)節(jié)到最大限度后,杠桿左端仍有輕微下沉,這時(shí)他應(yīng)將右端的平衡螺母向________端調(diào)節(jié),才能使杠桿在水平位置平衡,此時(shí)杠桿自身重力的力臂為________.
(2)如圖11-1-5甲所示是探究過程中的一個(gè)情境,接下來在兩邊鉤碼的下方各加一個(gè)相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點(diǎn)第三格處,為了使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將右端鉤碼移動(dòng)到右端離支點(diǎn)第________格處.
(3)通過不斷改變兩端所掛鉤碼的個(gè)數(shù)和位置,使杠桿在水平位置平衡,并記錄各次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得出結(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.與其他小組交流后,小錦和其他小組成員又做了如圖乙、丙、丁所示的三次實(shí)驗(yàn),如圖________所示實(shí)驗(yàn)?zāi)苤苯诱f明該結(jié)論是錯(cuò)誤的.
[實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥]實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡,目的是讓杠桿的重心在支點(diǎn)上,重力的力臂為0,以消除杠桿重力對實(shí)驗(yàn)的影響;在實(shí)驗(yàn)過程中,使杠桿在水平位置平衡,目的是便于測量力臂。
類型三 杠桿的分類
例3 2020·鎮(zhèn)江下列工具在使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是( )
圖11-1-6
[方法指導(dǎo)]兩種方法判斷實(shí)際生活中杠桿的類型
方法1:先尋找杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力作用點(diǎn)及阻力作用點(diǎn),進(jìn)而粗略判斷出動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系,得出杠桿的類型.
方法2:根據(jù)杠桿使用的目的進(jìn)行判斷,若是為了省力,則是省力杠桿;若是為了省距離,則是費(fèi)力杠桿.
類型四 最小力的作圖問題
例4 2020·連云港如圖11-1-7所示,有一個(gè)杠桿AOB,可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),A端吊著一個(gè)物體.請畫出使杠桿在圖示位置靜止時(shí)最小力F的示意圖及其力臂.
圖11-1-7
[方法指導(dǎo)]判斷最小力的方法
根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可知:當(dāng)阻力和阻力臂的乘積一定時(shí),動(dòng)力與動(dòng)力臂的大小成反比,即動(dòng)力臂越長,動(dòng)力就越?。砸笞髯钚?dòng)力時(shí),應(yīng)先作出最長動(dòng)力臂,再根據(jù)最長動(dòng)力臂作出相應(yīng)的最小動(dòng)力.具體步驟:第一步:確定支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)的位置,以讓兩點(diǎn)間距離最遠(yuǎn)為依據(jù).第二步:連接支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn),所得線段即為最長動(dòng)力臂.第三步:根據(jù)由力臂作對應(yīng)力的方法,作出最小力的示意圖,注意力的方向的選擇.
類型五 杠桿的動(dòng)態(tài)平衡
例5 如圖11-1-8所示,輕質(zhì)杠桿中點(diǎn)懸掛一重為60 N的物體,在右端施加一豎直向上的力F,杠桿在水平位置平衡,則力F的大小是________;保持F的方向不變,將杠桿從A位置勻速提升到B位置的過程中,力F將________(選填“變大”“變小”或“不變”).
圖11-1-8
[方法指導(dǎo)]杠桿動(dòng)態(tài)平衡的解題技巧
有關(guān)動(dòng)態(tài)杠桿的分析和計(jì)算,可以先找?guī)讉€(gè)位置(一般為兩個(gè)),在這幾個(gè)位置的杠桿上將力和力臂都畫出來,然后應(yīng)用數(shù)形結(jié)合的方法,在所畫圖形中結(jié)合杠桿平衡條件及拉起過程中的變化分析求解.
課堂反饋(一)A
[杠桿的五要素]
1.物理學(xué)中,將在________的作用下可繞____________轉(zhuǎn)動(dòng)的________棒稱為杠桿.杠桿可以是直的,也可以是彎曲的.下列儀器或工具:①量筒、②剪刀、③燒杯、④試管夾、⑤托盤天平、⑥彈簧測力計(jì),它們在使用過程中,屬于杠桿的是________(填序號(hào)).
2.如圖C11-1-1所示是用螺絲刀撬圖釘?shù)氖疽鈭D,其中O點(diǎn)是__________,F(xiàn)1是__________,F(xiàn)2是________,l1是__________,l2是____________.
圖C11-1-1
3.下列說法正確的是( )
A.支點(diǎn)一定在動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)之間
B.杠桿的長度等于動(dòng)力臂與阻力臂之和
C.動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)一定都在杠桿上
D.從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離叫動(dòng)力臂
4.如圖C11-1-2所示,一名同學(xué)在做俯臥撐,如果把人的軀干看作一個(gè)杠桿,該杠桿的支點(diǎn)是________(填圖中字母),動(dòng)力是________(選填“手掌對地面的壓力”或“地面對手掌的支持力”),阻力是______________.
圖C11-1-2
5.如圖C11-1-3所示,OB是以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿,F(xiàn)是作用在杠桿B端的力.圖中線段AB與力F的作用線在一條直線上,且OA⊥AB、AC⊥OB.線段________(選填“OA”或“AC”)表示力F的力臂.
圖C11-1-3
6.請?jiān)趫DC11-1-4中畫出力F1和F2的力臂l1和l2.
圖C11-1-4
課堂反饋(一)B
[杠桿平衡條件]
1.在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼時(shí),若杠桿右端下傾,則應(yīng)將左端的平衡螺母向________(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡.
(2)在如圖C11-1-5所示的裝置中,每個(gè)鉤碼重1 N(杠桿上每格等距,杠桿自重不計(jì)),要使杠桿在水平位置平衡,小張?jiān)贏處應(yīng)掛________個(gè)1 N重的鉤碼;而鄰組的小強(qiáng)在B處施加一個(gè)豎直方向的力,也使杠桿在水平位置平衡,則這個(gè)力的方向應(yīng)____________,大小為________N.
(3)本實(shí)驗(yàn)得出的杠桿平衡條件是________________________________________________________________________.
圖C11-1-5
2.有一杠桿經(jīng)過調(diào)節(jié),處于水平平衡狀態(tài).如圖C11-1-6所示,在A點(diǎn)懸掛三個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重均為0.5 N),要使杠桿水平平衡,需在B點(diǎn)懸掛________個(gè)鉤碼;取走懸掛在B點(diǎn)的鉤碼,改用彈簧測力計(jì)在C點(diǎn)豎直向上拉,使杠桿水平平衡,則彈簧測力計(jì)的拉力為________N;如改變彈簧測力計(jì)拉力的方向,使之斜向右上方,杠桿仍然水平平衡,彈簧測力計(jì)的示數(shù)將________(選填“變大”“變小”或“不變”).
圖C11-1-6
3.工地上搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車,車廂和磚頭總重為G=1000 N,獨(dú)輪車的有關(guān)尺寸如圖C11-1-7所示.推車時(shí),工人對車把向上的作用力F=________N.
圖C11-1-7
課堂反饋(一)C
[杠桿的分類及應(yīng)用]
1.動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿是________杠桿;動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿是________杠桿;動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿是________杠桿.(均選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”)
2.以下四幅圖描繪的是杠桿在生活中的應(yīng)用,其中屬于省力杠桿的是__________,屬于費(fèi)力杠桿的是__________,屬于等臂杠桿的是__________.(填相應(yīng)的字母)
圖C11-1-8
3.如圖C11-1-9所示,要使杠桿處于平衡狀態(tài),在A點(diǎn)分別作用的四個(gè)力中,最小的是( )
A.F1B.F2C.F3D.F4
圖C11-1-9
4.如圖C11-1-10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,阻力將________,阻力的力臂將________,動(dòng)力臂將________,動(dòng)力F將________.(均選填“變大”“不變”或“變小”)
圖C11-1-10
5.如圖C11-1-11所示,杠桿上B端掛著重物G,若在A端施加一個(gè)最小的力F使杠桿在圖中的位置平衡,請畫出此力的示意圖和力臂.
圖C11-1-11
詳解詳析
【新知梳理】
一、1.力的作用下 固定點(diǎn)
2.轉(zhuǎn)動(dòng) 阻礙 動(dòng)力作用線 阻力作用線
二、1.靜止 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
2.(1)彈簧測力計(jì) (3)水平 (4)動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂 F1l1=F2l2 (5)0 測量力臂
多次實(shí)驗(yàn)得出普遍規(guī)律,避免結(jié)論具有偶然性
變大 動(dòng)力臂
三、> < < >?。健。?
【應(yīng)用示例】
例1 如圖所示
例2 (1)右 0 (2)四 (3)丁
[解析] (1)現(xiàn)在杠桿左端仍有輕微下沉,說明杠桿左端偏重,為使杠桿在水平位置平衡,這時(shí)應(yīng)將右端的平衡螺母向右端調(diào)節(jié).杠桿在水平位置平衡,此時(shí)杠桿自身重力的力臂為0.
(2)設(shè)一個(gè)鉤碼重為G,杠桿一個(gè)格長為L,左邊加一個(gè)相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點(diǎn)第三格處,則左邊力和力臂的乘積為F左L左=4G×3L=12GL,右邊加一個(gè)相同的鉤碼,設(shè)右邊的力臂為L右,則右邊的力和力臂的乘積為F右L右=3G×L右,為了使杠桿在水平位置平衡,F(xiàn)左L左=F右L右,即12GL=3G×L右,所以L右=4L,他應(yīng)將右端鉤碼移動(dòng)到右端離支點(diǎn)第四格處.
(3)小錦得到“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”這個(gè)結(jié)論,是不正確的;當(dāng)動(dòng)力臂不等于支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離時(shí),看實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否成立,所以利用圖丁進(jìn)行驗(yàn)證.
例3 A [解析]鑷子在使用過程中,動(dòng)力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,故A正確;如題圖所示的剪子在使用時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故B錯(cuò)誤;鉗子在使用過程中,動(dòng)力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故C錯(cuò)誤;起子在使用過程中,動(dòng)力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故D錯(cuò)誤.
例4 如圖所示
例5 30 N 不變
【課堂反饋】A
1.力 一固定點(diǎn) 硬?、冖堍?
2. 支點(diǎn) 動(dòng)力 阻力 動(dòng)力臂 阻力臂
3.C
4.B 地面對手掌的支持力 人自身的重力
5.OA
6.如圖所示
【課堂反饋】B
1.(1)左 (2)2 豎直向上 1.2
(3)F1l1=F2l2(或動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂)
2.2 3 變大
3.300
【課堂反饋】C
1.費(fèi)力 省力 等臂 2.BEFH CDG A
3.C
4.不變 變大 不變 變大
[解析]本題中阻力的大小和重力相等,所以阻力不變.從支點(diǎn)向阻力的作用線作垂線,從圖可知,阻力臂將變大,動(dòng)力F作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直,即動(dòng)力臂不變.根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2分析動(dòng)力變大.
5.如圖所示