2018学年九年级物理上册11.1杠杆学案(新版)苏科版

杠杆

【学习目标】

1、知道什么是杠杆及杠杆五要素；

2、会画杠杆的力臂；

3、理解杠杆的平衡条件及应用，会判断省力杠杆和费力杠杆。

【要点梳理】

要点一、杠杆

一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如羊角锤。

要点诠释：

1、杠杆的五要素

支点：杠杆可以绕其转动的点O。

动力：使杠杆转动的力F1。

阻力：阻碍杠杆转动的力F2。

动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离L1。

阻力臂：从支点到O阻力F2作用线的距离L2。

2、杠杆的力臂

力臂的画法：

（1）明确支点，用O表示

（2）通过力的作用点沿力的方向画一条直线

（3）过支点O作该力的作用线的垂线

（4）用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段，写上相应的字母L1（或L2)

要点二、杠杆平衡条件

杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动，我们就说杠杆平衡了。

要点诠释：

1、杠杆的平衡条件是：

动力×动力臂=阻力×阻力臂，用公式表示为F1L1= F2L2

注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。

2、杠杆分类：

（1）省力杠杆：L1＞L2，F1＜F2。

这类杠杆的特点是动力臂L1大于阻力臂L2，平衡时动力F1小于阻力F2，即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作时动力移动的距离却比阻力移动的距离大，即要费距离。如撬起重物的撬棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。

（2）费力杠杆：L1＜L2，F1＞F2。

这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2，平衡时动力F1大于阻力F2，即要用较大的动力才能克服阻力完成工作，但它的优点是杠杆工作时，动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便，也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费力杠杆。

（3）等臂杠杆：L1=L2，F1=F2。

这类杠杆的动力臂L1等于阻力臂L2，平衡时动力F1等于阻力F2，工作时既不省力也不费力，如天平、定滑轮就是等臂杠杆。

列表如下：

注意：没有既省力、又省距离的杠杆。

【典型例题】

类型一、杠杆的概念及力臂

1、下列关于杠杆的知识说法正确的是（）

A．力臂必须与杠杆垂直

B．动力臂与阻力臂一定在支点的同一侧

C．力臂是从支点到力的作用点的距离

D．动力臂应与动力作用线垂直

【答案】D

【解析】力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对杠杆的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关，支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。

【总结升华】本题考查的杠杆力臂的基础知识点。做力臂实际上就是数学课中“作点到线的距离”。数学里的“点”在物理中就是杠杆的“支点”，“线”就是“力的作用线”。所做的垂线段就是杠杆的力臂。

举一反三：

【变式】下列说法正确的是（）

A．杠杆的支点一定在棒的某一端

B．动力的受力物体是杠杆，阻力的施力物体是杠杆

C．动力臂是支点到动力作用线的距离

D．阻力臂是支点到阻力作用点的距离

【答案】C

2、如图所示，开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，在图中能正确表示开瓶盖时，杠杆的支点、动力和阻力的是（）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】（1）瓶盖紧紧的套在瓶口上，要使瓶盖打开，要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力，瓶盖给起子的力是向下的，利用杠杆克服这个摩擦力。（2）动力F1使杠杆绕固定点转动，阻力F2阻碍杠杆转动，杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态。

【总结升华】掌握杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。

3、画出图中力F的力臂，并用字母L表示。

【答案】

【解析】作杠杆的力臂的方法是：

（1）反向延长各力（或正向延长）。

（2）过支点作延长线的垂线。

（3）标上直角符号和大括号，并标上表示该力臂的字母。

【总结升华】力臂的作图是初中物理基本题型，应该掌握好。

举一反三：

【变式】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

类型二、杠杆的平衡条件

4、在铁路道口常设有如图所示的道闸，这种道闸平时上扬，当火车要通过道口时道闸转动到水平位置，示意过往的其他车辆停车等候，这种道闸称为常开型道闸。与之相反，另一种道闸平时水平放置，当有车辆要通过时，道闸上扬，允许车辆通过，这种道闸称为常闭型道闸。对于这两种道闸重心的位置，下列说法正确的是（）

A．常闭型道闸，重心应在O点右侧

B．常开型道闸，重心应在O点右侧

C．常闭型道闸，重心应在O点左侧

D．常开型道闸，重心应在O点左侧

【答案】AD

【解析】当重心在O点左侧时，由于重力的作用，杠杆左端下降，右端上扬，是常开型的；当重心在O 点右侧时，由于重力的作用，杠杆右端下降，左端上扬，是常闭型的。

【总结升华】此题通过生活中的实例考查了杠杆的平衡条件在生活中的应用。

5、下列仪器或工具在使用时，属于省力杠杆的是（）

A．用扳手拧螺丝 B．用天平称量药品

C．用钓鱼竿钓鱼 D．用镊子夹物品

【思路点拨】结合各个选项杠杆的使用情况，先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。

【答案】A

【解析】A、用扳手拧螺丝的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、用天平称量药品时，天平属等臂杠杆；C、用用钓鱼竿钓鱼的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、用镊子夹物品的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故选A。

【总结升华】此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。

举一反三：

【变式】下列几种杠杆类工具，在使用时属于费力杠杆的是（）

A．测物体质量的天平 B．夹取食物的筷子

C．开啤酒瓶盖的扳手 D．剪铁皮的剪刀

【答案】B

6、如图所示，杠杆AOB的A端挂重为G A的物体，B端挂重为G B的物体

时，杠杆处于平衡状态，若AO=OB，杠杆自身重力不计，则（）

A．G A=G B

B．G A＜G B

C．G A＞G B

D．无法判断

【答案】B

【解析】同学们易错解：选A。题中给出的条件“OA=OB”看似平淡，实则“陷阱”，倘若认为二力的力臂相等，则会得出G A=G B的错误选项，由下图可知，OA＞L B，根据杠杆的平衡条件可得B物体重力大。