杠桿-2024-2025學年人教版物理八年級下學期

12.1杠桿你知道人力拋石機的原理嗎？其中有什么物理奧秘呢?觀察圖12.1-1中的蹺蹺板、羊角錘和開瓶器等機械，你認為這些機械有什么共同的特點呢?圖12.1-1各種杠桿杠桿可以看到，這些機械工作時都會繞著一個點轉動。一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉動，這根硬棒就是一個杠桿(lever)。杠桿是最簡單的機械之一。在了解杠桿的作用之前，我們參照圖12.1-2中的撬棒先熟悉幾個名詞。支點：杠桿可以繞其轉動的點(O點)；動力：使杠桿轉動的力(F1)；阻力：阻礙杠桿轉動的力(F2)；動力臂：從支點O到動力F1

作用線的距離(l1)；阻力臂：從支點O到阻力F2

作用線的距離(l2)。圖12.1-2撬棒動力與杠桿轉動方向相同。阻力與杠桿轉動方向相反。杠桿的平衡條件當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。在杠桿的使用中，杠桿的平衡狀態(tài)是一種常見而且重要的狀態(tài)。杠桿在滿足什么條件時才會平衡?圖12.1-2撬棒探究杠桿的平衡條件實驗思路探究杠桿的平衡條件，就是要找到影響杠桿平衡的各種因素并確定它們之間的關系。容易想到：杠桿支點兩側所受的動力、阻力，以及動力臂、阻力臂都會影響杠桿的平衡，所以應該找出這四個量之間的關系。我們可以先保持杠桿一側的兩個量不變，如左側的阻力和阻力臂，改變另一側的兩個量，即右側的動力和動力臂。然后再保持右側的動力和動力臂不變，改變左側的阻力和阻力臂。綜合分析后找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關系。實驗過程調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平并靜止，達到平衡狀態(tài)。1.如圖12.1-3所示，給杠桿兩側掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡這時杠桿兩側受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受的重力的大小。圖12.1-3探究杠桿的平衡條件2.把右側鉤碼對杠桿施的力記為動力F1，左側鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時的動力臂l1

和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2

的數(shù)據(jù)填入下表。圖12.1-3探究杠桿的平衡條件3.保持阻力F2

和阻力臂l2，不變，改變動力F1，相應調(diào)節(jié)動力臂l1

的大小，再做幾次實驗，把數(shù)據(jù)填入下表。4.保持動力F1，和動力臂么不變，改變阻力F2，相應調(diào)節(jié)阻力臂l2

的大小，再做幾次實驗，把數(shù)據(jù)填入下表。圖12.1-3探究杠桿的平衡條件實驗結論分析表中的數(shù)據(jù)，找出它們之間的關系。實驗結果表明，要使杠桿平衡，需要滿足以下條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂或寫為F1l1＝F2l2這個平衡條件就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。在上面的實驗中，我們研究了動力和阻力位于支點兩側的情況。仔細觀察圖12.1-4所示的杠桿，它與上面實驗中研究的杠桿有什么不同?圖12.1-4一種杠桿動物園內(nèi)，一位物理老師利用一個小小的彈簧測力計，就測出了一頭大象的質(zhì)量(圖12.1-5甲)。測量時用一根長度為12m的槽鋼作為杠桿。甲如圖12.1-5乙所示，吊鉤固定于槽鋼的中點O。當槽鋼水平靜止時，彈簧測力計的示數(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10N/g。乙乙解人通過彈簧測力計對杠桿的拉力為動力F1＝200N，動力臂l1＝6m；不計鐵籠的質(zhì)量，則大象對杠桿的拉力為阻力F2，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2＝4cm＝0.04m。

用杠桿和彈簧測力計測量一個很重物體(大象)的質(zhì)量時，應使彈簧測力計拉力的力臂遠大于被測物體(大象)對杠桿拉力的力臂。如果用杠桿和彈簧測力計測量一個很輕物體的質(zhì)量時，又應該怎么辦?生活中的杠桿我們身邊有很多杠桿。例如，稱量物體的天平、撬石頭的撬棒、劃船用的船槳…仔細觀察這些杠桿，看看它們各自的動力臂和阻力臂有什么關系。等臂杠桿天平的動力臂與阻力臂相等，是一種等臂杠桿。省力杠桿利用圖12.1-2中的撬棒，只要用很小的力，就能撬動很重的石頭。它的動力臂比阻力臂長這類杠桿是省力杠桿。這類杠桿雖然省力，但是動力作用點移動的距離比阻力作用點移動的距離大，省了力，卻費了距離。圖12.1-2撬棒費力杠桿注意觀察圖12.1-6中賽艇的船槳，它也是一種杠桿。人坐在船上觀察，劃船時船槳的軸是不動的，所以，軸的位置是支點。圖12.1-6賽艇的船槳是杠桿手加在槳上的動力比水對槳的阻力大，但是手只要移動較小的距離，就能使槳在水中移動較大的距離。這類杠桿的特點是，杠桿的動力臂比阻力臂短，動力比阻力大，所以這類杠桿是費力杠桿。這類杠桿動力作用點移動的距離比阻力作用點移動的距離小雖然費力，但省了距離。圖12.1-6賽艇的船槳是杠桿我國古代的杠桿在古代，我國人民就善于在生產(chǎn)生活中利用各種各樣的杠桿。桔槔(圖12.1-7)是古代的取水工具。人們在井邊豎一根立木，或就地利用樹權，架上一根橫木，橫木的一端綁上大石塊，另一端系繩和水桶。圖12.1-7桔槔不取水時，石頭位置較低；當要取水時，人借助體重向下用力將橫木系水桶的一端往下拉，另一端大石塊的位置則上升。當水桶裝滿水后，就讓另一端的大石塊下降，通過杠桿的作用將水桶提升。因此，使用這種提水工具時可以減輕勞動強度。圖12.1-7桔槔踏碓(圖12.1-8)是古代的春米工具，由杵臼演變而來，也運用了杠桿原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端裝一塊大石頭，用腳連續(xù)踩踏木杠的另一端，石頭就連續(xù)起落，去掉石臼中稻谷的皮。圖12.1-8踏碓在踏碓的基礎上，人們又發(fā)明了利用水力的水碓(圖12.1-9)，水碓的原動輪是一個大型臥式水輪，輪的軸上裝有一排互相錯開的撥板，用以撥動碓桿，碓桿的一端裝有碓頭，水輪轉動時，就使幾個碓頭相繼春米。它不僅用于糧食加工，還用于春碎香料、陶土等。圖12.1-9水碓我國古代還有許多杠桿的應用明代的科技著作《天工開物》中就記載了許多利用杠桿的器具，有興趣的同學可以進一步研究。?有很多物品都可以看作杠桿，比如鑷子、訂書機等。請觀察家里的生活用品，說出另外兩種可以看作杠桿的物品。剪刀、筷子、酒起子等。?在圖12.1-10中分別畫出鉗子、自行車手閘這兩個杠桿(圖中深色部分)工作時的支點、動力和動力臂、阻力和阻力臂。如果用鉗子剪銅線時覺得有些費勁你可以怎樣操作?簡述其中的物理原理。圖12.1-10如圖甲、乙所示；手離把柄遠一點，此時動力臂變大，更容易剪斷銅絲。?如圖12.1-11所示，在探究杠桿的平衡條件時，如果掛鉤碼前杠桿沒有水平靜止，你應該怎樣調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母?圖12.1-11向右調(diào)節(jié)左端或右端的螺母。?圖12.1-12為指甲剪的示意圖，其中有省力杠桿，也有費力杠桿。哪個部分是省力杠桿，哪個部分是費力杠桿?圖12.1-12如圖所示，指甲剪有三個杠桿，分別為CBA、DBO

和FEO，其中CBA

是省力杠桿，DBO

和FEO

是費力杠桿。?搬運磚塊的獨輪車，車體和磚塊所受的總重力G為1000N，獨輪車的有關尺寸如圖12.1-13所示。抬起獨輪車時，人手向上的力F應是多少?圖12.1-13支點在車輪的軸心上，阻力就是車體和磚頭的總重力1000N，所以阻力臂l2＝0.3m；

1.關于杠桿的五個要素，下列說法中正確的是()A.力臂一定在杠桿上B.作用在杠桿上的動力、阻力的方向一定相反C.力臂是支點到力的作用點的距離D.力的作用線通過支點時其力臂為零D2.(2024·寧夏中考)如圖所示是使用螺絲刀撬圖釘?shù)氖疽鈭D，請在圖中畫出動力F1

的力臂l1。l13.在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：(1)如圖甲所示，實驗前杠桿左端下沉，則應將平衡螺母向_______(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡。右(2)如圖乙所示，杠桿上刻度均勻，在A點掛3個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應在B

點掛________個相同的鉤碼；當杠桿平衡后，將A、B兩點下方同時增加一個相同的鉤碼，則杠桿將___________________(選填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持靜止不動”)。4左端下沉(3)如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼