第十二章簡單機械第1節(jié)杠桿人教版物理八年級下冊看古代戰(zhàn)爭片時經(jīng)常能看到一種攻城用的機械，即人力拋石機，亦稱牽引拋石機，這種機械最早出現(xiàn)于公元前5世紀戰(zhàn)國時期，北周和隋唐時期西傳，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。你知道人力拋石機的原理嗎？其中有什么物理奧秘呢1.認識杠桿，并能準(zhǔn)確找出支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂；能從常見的工具和簡單機器中識別出杠桿；能對杠桿進行分類，并能根據(jù)實際需要選擇合適的杠桿。2.通過探究，掌握杠桿的平衡條件，并能利用杠桿的平衡條件進行相關(guān)計算。它們工作時有什么共同特征？當(dāng)你使用這些工具時，你就在使用杠桿了。杠桿是最簡單的機械之一。一根硬棒在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，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。杠桿支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用O表示。動力促使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F1表示。力臂從支點到力的作用線的距離，用l表示。阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F2表示。動力與杠桿轉(zhuǎn)動方向相同。阻力與杠桿轉(zhuǎn)動方向相反。F1F2l1l2O力臂的畫法試一試：畫出圖中杠桿各力的力臂。F1F2l1l2F1F2l1Ol2O杠桿示意圖的作法l1F1l2F2如圖所示，一個繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿，已知阻力F2的方向，以及動力F1的力臂l1，在圖中作出阻力F2的力臂l2以及動力F1的示意圖。F2OF1l2l1當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，或做緩慢地勻速轉(zhuǎn)動時，我們說杠桿平衡了。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會才平衡？設(shè)計實驗：當(dāng)杠桿平衡時，分別測出動力F1、阻力F2，動力臂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。實驗器材：帶等分刻度的均質(zhì)木尺、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計。實驗操作：（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杠桿支點，避免杠桿自身重力對杠桿平衡的影響。目的：保證力臂沿杠桿，便于測量力臂。（3）將動力F1、阻力F2、動力臂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)動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。（5）在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。目的：使實驗結(jié)論具有普遍性。探究：杠桿的平衡條件杠桿平衡時，動力動力臂=阻力阻力臂。=例題據(jù)杭州日報報道，2001年6月22日，在杭州動物園內(nèi)，一位物理老師利用杠桿原理，僅用小小的彈簧測力計就測出了一頭大象的質(zhì)量。測量時利用了根長度為12m的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定于槽鋼的中點O。當(dāng)槽鋼水平靜止時，彈簧測力計示數(shù)F1為200N。測得l1為6m，l2為4cm。若不計鐵籠的質(zhì)量，請估算大象的質(zhì)量。g取10Nkg。Ol16ml24cmF1200NF2例題：由F1l1F2l2得：解：3104N=3103kg3t最大力臂最小的力杠桿上離支點（O）最遠的點(A)作為作用點，且力的方向與OA垂直，此時所施加的力最小。F最小l最大生活中的杠桿若l1l2，則F1F2若l1l2，則F1F2若l1l2，則F1F2省力杠桿等臂杠桿費力杠桿判斷杠桿的類型，實際就是比較動力臂和阻力臂的大小。若克服的阻力較大時，要用省力杠桿。省力杠桿若克服的阻力較小時，要用費力杠桿。使用費力杠桿，可以省距離。能使工作快捷。費力杠桿例1（2019河南）如圖開瓶器開啟瓶蓋時可抽象為一杠桿，不計自重。下圖能正確表示它工作示意圖的是（）ABCD支點動力阻力OF1F2B例2（2019深圳）如右圖所示，在C點用力把桌腿A抬離地面時，桌腿B始終沒有移動，請在C點畫出最小作用力的示意圖。以B為支點最長力臂為BC最小的力與BC垂直F例3（2019青島）如圖為探究杠桿平衡條件的實驗裝置，杠桿平衡時，鉤碼對杠桿的阻力F2=10N，阻力臂l2=20cm，測力計示數(shù)F1=25N，則動力臂l1為（）A15cmB8cmC5080cmB解析：根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2得動力臂：例4（2019北京）如圖所示的用具中，在使用時屬于費力杠桿的是（）A筷子B瓶蓋起子C撬棒D核桃夾A徒手無法完成，要用省力杠桿1.一位泰山挑山工用一根長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，挑起重物時使扁擔(dān)水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端_________m遠的位置（不計扁擔(dān)的重力）。1.08基礎(chǔ)鞏固題2.各式各樣的剪刀都是一對對杠桿。下列剪刀，最適合剪開較硬物體的是（）ABCDC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，在杠桿兩側(cè)掛上不同個數(shù)的鉤碼，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實驗后得出結(jié)論：動力支點到動力作用點的距離=阻力支點到阻力作用點的距離。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，換用彈簧測力計豎直向下拉B.去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉C.去掉一側(cè)鉤碼，換用彈簧測力計豎直向上拉D.增加鉤碼個數(shù)，再多次實驗使結(jié)論更具普遍性B4.如圖所示的是吊車起吊貨物的結(jié)構(gòu)示意圖，伸縮撐桿為圓弧狀，工作時它對吊臂的支持力始終與吊臂垂直，使吊臂繞O點緩慢轉(zhuǎn)動，從而將貨物提起。下列說法正確的是()A.吊臂是一省力杠桿，但要費距離B.吊臂是一個費力杠桿，但可以省功C.勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力的力臂變小D.勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力漸漸變小D小明利用杠桿做了以下實驗，實驗時使用的每個鉤碼的質(zhì)量均相等，杠桿上相鄰刻線間的距離相等，請回答下列問題：（1）如圖甲所示，將杠桿中點置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時，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點懸掛2個鉤碼，要使杠桿在水平位置再次平衡，需在B點懸掛_________個鉤碼；之后在A、B兩點再各增加1個鉤碼，杠桿將_________（選填“不動”、“順時針旋轉(zhuǎn)”或“逆時針旋轉(zhuǎn)”）。右4逆時針旋轉(zhuǎn)能力提升題（2）如圖乙所示，小明在A、C兩點分別懸掛等重的載物盤，制作了一個天平，左盤盛放物體，右盤加減砝碼，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：假如支點O因某種原因向右偏移，則測量值_________真實值（選填“大于”“等于”或“小于”）；假如砝碼因生銹等原因質(zhì)量增大，則測量值_________真實值（選填“大于”“等于”或“小于”）。等臂杠桿大于小于