第17

課時(shí)杠桿和滑輪第三部分

機(jī)械、能、內(nèi)能、歐姆定律教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究考點(diǎn)一杠桿1.杠桿基本知識(shí)定義在力的作用下可繞一

轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿五要素支點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),一般用字母O表示動(dòng)力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,一般用字母F1表示阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,一般用字母F2表示動(dòng)力臂從支點(diǎn)到

的距離,一般用字母l1表示阻力臂從支點(diǎn)到

的距離,一般用字母l2表示阻力作用線固定點(diǎn)動(dòng)力作用線教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究簡圖說明①動(dòng)力、阻力都是杠桿受的力,所以作用點(diǎn)都在杠桿上;②動(dòng)力、阻力的方向不一定相反,但它們使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反;③當(dāng)力的作用線過支點(diǎn)時(shí),該力的力臂為零作圖①找支點(diǎn);②畫力的作用線;③畫力臂(過支點(diǎn)向力的作用線畫垂線);④標(biāo)力臂(大括號(hào)或背向箭頭)教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究【點(diǎn)撥】作最小力的步驟:(1)定點(diǎn)(找最小力的作用點(diǎn)):在杠桿上找出離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)就是最小力的作用點(diǎn)。(2)連線:連接作用點(diǎn)與支點(diǎn),該線段為最大力臂。(3)定向:過作用點(diǎn)作力臂的垂線,根據(jù)實(shí)際,動(dòng)力能使杠桿沿阻力作用的反方向轉(zhuǎn)動(dòng),從而確定動(dòng)力的方向(定向原則:動(dòng)力與阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反)。教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究(1)杠桿平衡狀態(tài):杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)我們就說杠桿處于平衡狀態(tài)。(2)杠桿的平衡條件:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂(即:F1l1=F2l2)。2.杠桿的平衡教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究3.杠桿的分類名稱特征特點(diǎn)應(yīng)用舉例省力杠桿動(dòng)力臂大于阻力臂省力、費(fèi)距離撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費(fèi)力杠桿動(dòng)力臂小于阻力臂費(fèi)力、省距離縫紉機(jī)踏板、起重臂、人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚竿等臂杠桿動(dòng)力臂等于阻力臂不省力、不費(fèi)力天平、定滑輪教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究考點(diǎn)二滑輪項(xiàng)目定滑輪動(dòng)滑輪滑輪組示意圖

實(shí)質(zhì)

杠桿動(dòng)力臂是阻力臂

倍的杠桿力的關(guān)系(F1,G),不計(jì)滑輪重和摩擦__________________距離的關(guān)系(s,h)s=h_________

_________

等臂二F1=Gs=2hs=nh教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究【點(diǎn)撥】判斷承擔(dān)物重繩子段數(shù)的方法:在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫一條虛線,與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)即承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)。教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破探究一知道簡單機(jī)械——杠桿(了解)例1[2019·天津]圖17-1甲是用撬棒撬石頭的情景,圖乙中關(guān)于該撬棒使用時(shí)的杠桿示意圖正確的是 ()圖17-1A例2踮腳是一項(xiàng)很好的有氧運(yùn)動(dòng)(如圖17-2所示),它簡單易學(xué),不受場(chǎng)地的限制,深受廣大群眾的喜愛,踮腳運(yùn)動(dòng)的基本模型是杠桿,下列分析正確的是 ()A.腳后跟是支點(diǎn),是省力杠桿B.腳后跟是支點(diǎn),是費(fèi)力杠桿C.腳掌與地面接觸的地方是支點(diǎn),是省力杠桿D.腳掌與地面接觸的地方是支點(diǎn),是費(fèi)力杠桿教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破C圖17-2教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式1】我們?nèi)粘Ｉ钪幸玫礁軛U,在分析杠桿時(shí)首先要找到杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn),這一點(diǎn)叫

;釣魚時(shí),釣魚竿可看成一根杠桿,如圖17-3所示,它是一個(gè)

杠桿,要能更加方便地將上鉤的魚快速提起,其支點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于圖中的

(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)。

圖17-3支點(diǎn)費(fèi)力A教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式2】[2017·徐州]如圖17-4所示,用繩子將電線桿豎起,請(qǐng)畫出此時(shí)拉力F的力臂l。圖17-4如圖所示例3[2017·淮安]如圖17-5所示,在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后,在A點(diǎn)懸掛4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重0.5N),用調(diào)好的彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向拉杠桿上的B點(diǎn),使杠桿再次平衡,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為

N;在將彈簧測(cè)力計(jì)轉(zhuǎn)向圖中虛線方向的過程中,始終保持杠桿平衡,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將

(選填“變大”“變小”或“不變”)。

教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破探究二了解杠桿的平衡條件(了解)1圖17-5變大教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式1】[2019·蘇州相城區(qū)模擬]如圖17-6所示,輕質(zhì)杠桿自重可不計(jì),已知OB=2OA,重物重力G=50N,拉力F的方向與AB的夾角為30°。則該杠桿使用時(shí)拉力F=

N。圖17-650教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式2】如圖17-7所示,用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)室外機(jī)。如果A處螺釘松脫,則支架會(huì)繞

點(diǎn)傾翻。已知AB長40cm,AC長30cm,室外機(jī)的重力為300N,正好處在AB中點(diǎn)處,則A處螺釘?shù)乃嚼開_______N(支架重力不計(jì))。為了安全起見,室外機(jī)應(yīng)盡量

(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)墻壁。圖17-7C200靠近例4如圖17-8所示是使用簡單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦),其中所需動(dòng)力最小的是 ()教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破探究三知道簡單機(jī)械——滑輪(了解)B圖17-8例5如圖17-9所示,工人利用滑輪組將200N的重物勻速向上提升到2m高的平臺(tái)上,則他所用的拉力為

N,繩子自由端向下移動(dòng)的距離為_____m。(不計(jì)繩重、動(dòng)滑輪重及摩擦)

教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破圖17-9[答案]

100

4例6[2016·徐州]如圖17-10所示,要用向下的力提升重物,請(qǐng)畫出滑輪組繩子的繞法。教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破圖17-10如圖所示實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升突破探究杠桿的平衡條件(了解)當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】1.讓支點(diǎn)處于均勻杠桿中央的目的:避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。2.讓杠桿在水平位置平衡的目的:便于從杠桿上直接讀出力臂。3.平衡螺母的調(diào)節(jié):左高左調(diào),右高右調(diào)。【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】4.鉤碼換成彈簧測(cè)力計(jì)的好處:能直接測(cè)出拉力的大小,可以改變用力的方向。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋【交流與反思】5.彈簧測(cè)力計(jì)從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大的原因:拉力的力臂變小。6.多次實(shí)驗(yàn)的目的:消除實(shí)驗(yàn)的偶然性,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋例[2018·泰州海陵區(qū)一模改編]在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:(1)小華同學(xué)先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上,杠桿靜止在如圖17-11甲所示的位置,此時(shí)杠桿處于

(選填“平衡”或“不平衡”)狀態(tài)。為了使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)向

調(diào)節(jié)平衡螺母,這樣做的好處是

。

圖17-11便于測(cè)量力臂平衡左實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋例[2018·泰州海陵區(qū)一模改編]在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:(2)某同學(xué)進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作后,得到的數(shù)據(jù)為F1=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm。該同學(xué)根據(jù)這些數(shù)據(jù)能否得出探究結(jié)論?_________,

理由是_______________________________________________________。

圖17-11不能一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性,應(yīng)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)得到普遍結(jié)論實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋例[2018·泰州海陵區(qū)一模改編]在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:(3)如果利用如圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每個(gè)鉤碼重0.5N,杠桿平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為

N。如果保持彈簧測(cè)力計(jì)拉力作用點(diǎn)的位置不變,把彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉,為了保證杠桿在水平位置平衡,其示數(shù)________(選填“變大”“不變”或“變小”)。若彈簧測(cè)力計(jì)的量程是0~2.0N,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),通過計(jì)算可知,懸掛的重物最重可達(dá)_______N。

圖17-11實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋[答案]

2.25變大16[解析]設(shè)一格的長度為L,杠桿在水平位置平衡,由F1l1=F2l2得,0.5N×3×6L=F拉×4L,解得F拉=2.25N;從圖乙中可以看出,彈簧測(cè)力計(jì)的作用力最長的力臂為4L,當(dāng)力的方向發(fā)生改變時(shí),力臂將減小,因此拉力將變大,即彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(4)小光用另一杠桿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),用如圖丙所示的方式懸掛鉤碼,杠桿也能水平平衡(杠桿上每格等距),但老師卻往往提醒大家不要采用這種方式,主要是因?yàn)?/p>

。(選填字母)

A.一個(gè)人無法獨(dú)立操作B.需要使用太多的鉤碼C.力臂與杠桿不重合D.力和力臂數(shù)目過多·實(shí)驗(yàn)拓展·D實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(5)在探究實(shí)驗(yàn)中部分同學(xué)還得出這樣的結(jié)論:只要滿足“動(dòng)力×動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”,杠桿就平衡。①你認(rèn)為這個(gè)結(jié)論是

(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。

②如何用圖丁的裝置來驗(yàn)證你的觀點(diǎn)?答:

。

錯(cuò)誤保證懸掛點(diǎn)位置不變,將彈簧測(cè)力計(jì)斜向右下或左下拉實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(6)某同學(xué)想利用杠桿的平衡條件來測(cè)量刻度尺的質(zhì)量。①將刻度尺平放在支座上,左右移動(dòng)刻度尺,找出能夠使刻度尺在水平位置保持平衡的支點(diǎn)位置,記下這個(gè)位置,它就是刻度尺的重心。②如圖戊所示,將質(zhì)量為m1的物體掛在刻度尺左邊某一位置,向

(選填“左”或“右”)移動(dòng)刻度尺,直到刻度尺能夠在支座上重新保持水平平衡。記錄物體懸掛點(diǎn)到支座的距離L1和刻度尺的

到支座的距離L2。

[答案]右重心[解析]由于原來處于平衡狀態(tài),將質(zhì)量為m1的物體掛在刻度尺左邊某一位置時(shí)杠桿左端會(huì)下降,所以根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知:在動(dòng)力、阻力的大小及方向不變的條件下,需要增加L2,減小L1,即向右移動(dòng)刻度尺。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(6)某同學(xué)想利用杠桿的平衡條件來測(cè)量刻度尺的質(zhì)量。③根據(jù)杠桿的平衡條件,可以計(jì)算出刻度尺的質(zhì)量m=

。(用題目中所給物理量表示)

[答案]實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(7)圖17-12為某些正在使用中的杠桿,其中屬于費(fèi)力杠桿的是

。

圖17-12D實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋1.[2018·南京秦淮區(qū)一模]如圖17-13所示的杠桿中,使用時(shí)能省距離的是()圖17-13C實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋2.如圖17-14所示,小華用蘋果和桔子來玩蹺蹺板,她將蘋果、桔子分別用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在輕桿的左、右兩端,放手后,桿馬上轉(zhuǎn)動(dòng)起來。使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力是 ()A.蘋果的重力B.桔子的重力C.桿對(duì)桔子的支持力D.蘋果對(duì)桿的壓力圖17-14D實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋3.[2018·揚(yáng)州寶應(yīng)縣一模]在道路條件不允許的情況下,軍車通常采用如下方法原地掉頭,先將千斤頂放在車底部合適的位置將軍車頂起來,然后推動(dòng)軍車?yán)@千斤頂轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)原地掉頭(如圖17-15所示),下列有關(guān)分析正確的是 ()A.千斤頂應(yīng)放在車底部靠近車輪的位置B.千斤頂應(yīng)放在車所受重力的作用線上C.只要在車前部推就最省力D.只要在車上離千斤頂最遠(yuǎn)的地方推就最省力圖17-15B實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋4.使用

滑輪能省一半力,但不能改變動(dòng)力的方向,這種滑輪相當(dāng)于一個(gè)

的杠桿。用如圖17-16所示的裝置,在1min內(nèi)把重為20N的重物A豎直向上勻速提高了12m,若不計(jì)繩重、摩擦及動(dòng)滑輪重,所需拉力是

N,手向上移動(dòng)的距離為

m;如果動(dòng)滑輪重為2N,則需要的拉力為

N,繩子自由端移動(dòng)的速度為______m/s。

圖17-16動(dòng)省力1024110.4實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋5.[2019·鹽城大豐區(qū)期末模擬]阿基米德首先總結(jié)了杠桿平衡條件,其內(nèi)容是:____________(用公式表示)。杠桿的應(yīng)用非常廣泛,如圖17-17Ⅰ所示的兩種剪刀,正常使用時(shí)屬于省力杠桿的是

(選填“甲”或“乙”)剪刀;工程車上的起重臂就是一個(gè)費(fèi)力杠桿(如圖Ⅱ所示),使用它的好處是能夠省

;如圖Ⅲ所示,A裝置是

(選填“定”或“動(dòng)”)滑輪,使用它的作用是

。

圖17-17F1l1=F2l2甲距離定改變拉力方向?qū)嶒?yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋6.[2018·徐州部分學(xué)校一模]在圖17-18中標(biāo)出動(dòng)力F的力臂l。圖17-18如圖所示實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋7.[2018·南京市潥水區(qū)一模]小明為了探究定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn),做了以下實(shí)驗(yàn):(1)探究定滑輪的特點(diǎn)時(shí),做的實(shí)驗(yàn)如圖17-19甲所示,據(jù)此可證明:使用定滑輪

。

(2)探究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)時(shí),用動(dòng)滑輪勻速豎直提升重物,如圖乙所示,據(jù)此可知:使用動(dòng)滑輪__________。

能省力圖17-19能改變力的方向,但不能省力實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(3)小雯探究時(shí)利用如圖丙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并記錄了數(shù)據(jù)如下表所示。通過分析數(shù)據(jù),她覺得與書中的結(jié)論有偏差。請(qǐng)回答下列問題:①該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是

。

②請(qǐng)你對(duì)小雯的實(shí)驗(yàn)方法提出合理的改進(jìn)意見:__________________________________________________。

圖17-19實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N使用定滑輪時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1/N使用動(dòng)滑輪時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2/N11.000.600.6521.501.100.9032.001.601.15將圖丙(b)中彈簧測(cè)力計(jì)倒過測(cè)量拉力時(shí)忽略了彈簧測(cè)力計(jì)的重力來重新調(diào)零后使用實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋8.[2015·徐州]在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中:(1)如圖17-20a所示,為使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向_______(選填“左”或“右”)旋。

(2)如圖b所示,在A位置上掛兩個(gè)相同鉤碼,應(yīng)該在B位置掛上

個(gè)同樣的鉤碼,才能使杠桿在水平位置平衡。

(3)如圖c所示,彈簧測(cè)