八年级物理杠杆平衡教科版

发布 2022-12-31 14:26:28 阅读 4792

八年级物理暑杠杆平衡教科版。

本讲教育信息】

一。 教学内容:

暑假专题——杠杆平衡。

二。 知识点分析。

一)力平衡和杠杆平衡。

当物体受到几个力的作用时,若保持静止状态,或匀速直线运动状态,或绕轴匀速转动状态,则物体处于平衡状态,简称物体的平衡。其中包括力的平衡和杠杆的平衡,这两种平衡既有区别又有联系,比较如下:

1. 两种平衡的区别。

如果一个物体在多个共点力的作用下:保持静止状态或匀速直线运动状态,这就是力的平衡;如果物体在非共点力作用下保持静止状态或者匀速转动状态,这就是杠杆的平衡。

若物体处于静止状态,既不发生移动,又不发生转动,则该物体的平衡既是力的平衡,也是杠杆的平衡。

2. 两种平衡的条件。

物体在共点力(力的作用点在同一点上)作用下处于平衡的条件是:作用在物体上的合力为零。如果物体只受两个力作用,则这两个力大小相等、方向相反、在同一条直线上。

简言之,二力平衡的条件是:同体、等值、反向、共线。

杠杆的平衡除了跟作用在杠杆上的力的大小有关外,还跟力臂的大小有关。杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即,判断一个杠杆是否平衡,就是要对作用在杠杆上的与的大小进行比较,而不能只比较与或与。

3. 两种平衡的示意图。

力的平衡研究的是在共点力作用下物体没有转动(或转动可以不考虑)的情况,因此在画力的平衡示意图时,除反映出每个力的三要素(大小、方向和作用点)外,还须注意使两个相反方向上的合力大小相等。

杠杆的平衡条件适用于物体受力绕固定点(或转轴)转动的情况,在画杠杆平衡的示意图时,作用在杠杆上的力的作用点和力的方向必须符合实际,同时还应画上支点和各力的力臂。

二)“杠杆平衡”题型归类。

有关杠杆平衡的问题,题型较多,形式也较灵活。为了帮助大家分析这类问题,现划分以下类型进行分析,以使大家进一步体会它们的特点和解题思路。

1. “知三求一”题型。

此类题属于基本题型。可直接利用杠杆平衡条件,代入相应的已知数据求得未知量。

2. 选择支点位置题型。

解此类问题,应先设一个参考量,如设支点至杠杆左端的距离为,然后列出包括在内的杠杆平衡条件,最后通过解方程求出的值。

3. 与杠杆自重有关的题型。

解决此类问题,必须首先明确杠杆重力的作用点即杠杆的重心。

4. 求极值题型。

解此类问题,必须明确杠杆平衡条件中力与其相应力臂之间的关系是反比关系,因此在求需要的最小的力时,应使相应的力臂最大。

5. 增减等量的动力及阻力题型。

此类题型,原来杠杆是平衡的,即有,当动力和阻力同时增减相等的力△f时,动力变为(),阻力变为。然后根据杠杆平衡条件,判断变化后的杠杆平衡情况。

典型例题】例1. 如图所示是锅炉的保险阀门的示意图,已知oa=10cm,ab=14cm,为保持锅炉内的蒸汽压强是最大值,在b处所挂物体重25n,则阀门s承受的最大压力是:

a. 60nb. 35nc. 30nd. 20n

解析:作用在杠杆上的两个力:一个是b处所挂物体的重力,它的力臂为ob=oa+ab=10cm+14cm=24cm。

一个是蒸汽对阀门s的最大压力,它的力臂为oa=10cm。由杠杆平衡条件得:,所以,答案选a。

例2. 某同学用1.2m长的扁担担物品,左端挂100n的重物,右端挂50n的重物,肩膀担在何处,扁担才能平衡?

解析:设肩膀距左端距离为l时扁担平衡,由平衡条件知:

解之得:本题属于选择支点位置题型。

例3. 如图所示,长1m重1.5n的均匀木板放在水平桌面上,木板左端离桌沿4dm,上边挂一诱饵,一重0.

5n的老鼠为偷吃食物沿木板向左端爬去,当老鼠爬到什么位置时,才会使木板失去平衡,而使自己落入桌子下面的一盆水中。

解析:当老鼠爬到木板伸出桌沿的一端,使木板另一端刚刚翘起时,木板恰好平衡,此时作用在木板上的两个力为:一个是木板自身的重力,它的作用点就是木板的重心,它的力臂等于木板的重心到桌沿的距离,即1dm;另一个力为老鼠对木板的压力,它的大小等于老鼠的重力,它的力臂就是老鼠到桌沿的距离,设为l。

根据杠杆平衡条件得:,代入数据,解得。

例4. 如图所示,o为支点,ob=oc=ac,b处挂重物g,若使杠杆在此位置平衡,求在a处需加的最小的力是多少?其方向如何?

解析:因oa是在a处所加之力的最大力臂,所以图中f3即为所求。其方向与oa垂直指向左下方。

根据杠杆平衡条件,有。

所以。又ob=oc=ac

所以。所以。

例5. 有一根自身重可以忽略的杠杆,长度为1m,挂在一端的物体重力为50n,挂在另一端的物体重为200n,试求:(1)支点应在何处才能使杠杆平衡?

(2)若两端所挂重物各增加50n,支点应在何处才能使杠杆平衡?

解析:第一问根据题型二即可确定支点应距挂200n的物体一端0.2m处。

当两端重力增加后,,设的力臂分别是,则,有,代入数据,得:,得解。则重物增加后支点应距挂重250n的物体一端0.

29m处。

例6. 一个圆柱体铸件重为g,测得它的底面直径为d,高为h,立放在粗糙水平面上。

1)用水平力f推铸件,使其做匀速直线运动,试画出它的示意图。

2)用最小的力推铸件,把它推翻,试画出它的示意图。

解析:(1)铸件在水平方向上除受到人对它的水平推力f外,还受到地面对它的摩擦力,因铸件做匀速直线运动,所以f和二力平衡,反映二力平衡的示意图如下图(a)所示,这种画法是在不考虑铸件转动,不改变力的作用效果的前提下对问题的一种处理方法,即把作用点都移到物体重心上,使平衡的两力共点。

2)在推力作用下使铸件绕它与地面的接触点o转动,可把铸件看成杠杆,o为支点,铸件重g为阻力(方向竖直向下,作用点在重心b上),阻力臂;作用在铸件上的推力f为动力,设动力臂为,由杠杆平衡条件有,因有确定值,所以要f最小,必须最大,推翻铸件的杠杆示意图如图(b)所示,由几何知识不难得到最小的推力方向为垂直于oa(动力臂)向上。

例7. 杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用,护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图可知它的支点是点(填“a”“b”或“c”),在匀速拉起时,它属于一个杠杆(填“省力”或“费力”)。

解析:本题考查的是杠杆的概念,杠杆的应用及杠杆力臂的作用。由杠杆的概念可知,它绕着转动的固定点为支点,假设让吊桥稍微动一下,即可知道c点为支点;动力为使吊桥转动的力,即绳子对a点的拉力,方向沿着绳子向上,而阻力为吊桥自身的重力,方向竖直向下,如图所示,由图中看出动力臂l1大于阻力臂l2 ,则为省力杠杆。

正确答案:c 省力动力臂的画法如图

模拟试题】(答题时间:45分钟)

一、选择题。

1. 如图所示杠杆中属于费力杠杆的是( )

2. 下列工具中,属于费力杠杆的是( )

a. 食品夹 b. 撬棒 c. 瓶盖起子 d. 定滑轮。

3. 希望中学要安装升旗杆,下列简单机械中,适合安装于旗杆顶端的是( )

a. 杠杆b. 动滑轮 c. 定滑轮 d. 斜面。

4. 一根轻质杠杆,在左右两端分别悬挂200牛和300牛的重物时,杠杆恰好平衡。若将两边物重同时减少50牛,则杠杆( )

a. 左端下沉 b. 右端下沉 c. 仍然平衡 d. 无法确定。

5. 关于滑轮,下列说法错误的是( )

a. 使用定滑轮不省力,但是能改变动力的方向。

b. 使用动滑轮能省一半力,还能改变动力的方向。

c. 定滑轮实质是个等臂杠杆。

d. 动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆。

6. 如图所示,杠杆上分别放着质量不相等的两个球,杠杆在水平位置平衡,如果两球以相同速度同时匀速向支点移动,则杠杆( )

a. 仍能平衡b. 不能平衡,大球那端下沉。

c. 不能平衡,小球那端下沉 d. 无法判断。

7. 各式各样的剪刀都是一对杠杆。要剪开较硬的物体,使用哪种剪刀最合适?(

8. 在轻质杠杆两端a、b各挂有体积相同的铜块和铝块(>)支点o在如图所示的位置时,杠杆在水平位置保持平衡。在下列情况下,杠杆仍然在水平位置保持平衡的是( )

a. 在铜块和铝块上各加一块质量相等的物体。

b. 将铜块和铝块同时浸没在水中。

c. 将铜块和铝块各切去体积相同的一小部分。

d. 将铜块和铝块同时向支点移动一小段相同的距离。

9. 如图所示,以下简单机械中属于费力杠杆的是( )

10. 以下工具:①钢丝钳;②镊子;③扳手;④扫帚;⑤钓鱼杆;⑥瓶盖起子。在正确使用情况下属于省力杠杆的是( )

a. ①b. ②c. ①d. ②

二、填空题。

1. 如图所示,轻质杠杆oa可绕o点转动,oa=0.3米,ob=0.

2米。a点处挂一个质量为2千克的物体g,b点处加一个竖直向上的力f,杠杆在水平位置平衡,则物体g的重力大小为___牛,力f大小为___牛。

2. 如图,杠杆每小格的长度相等,质量不计,以o点为支点,杠杆的右端挂有重物m,支点左边的a处挂钩码时,杠杆平衡。将重物m浸没在水中,钩码移到b处,杠杆又平衡。

则重物与钩码的质量之比为___重物m的密度是___千克/米3。

3. 钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,它的钳口刻纹是用增大接触面的___程度的方法来增大摩擦的,用钢丝钳剪断铁丝时,它是___杠杆。(选填“省力”、“费力”、“不省力也不费力”)

4. 如图为手上托着重40牛物体的手臂骨骼与肌肉的生理结构意图,手、手腕、尺骨和桡骨可以看成一支杠杆,重力不计,o为支点。(1)在方框中画出此杠杆的动力和阻力的示意图;(2)根据图中标尺估算出肱二头肌此时的收缩力约为___牛。

三、实验题。

1. 在研究杠杆平衡条件的实验中,杠杆的位置如图所示,此时应调节杠杆左端的螺母使其向___移动,或者调节杠杆右端的螺母使其向___移动,以使杠杆在水平位置平衡。

四、简答题。

学校组织同学们到农村参加社会实践活动,小强第一次学习挑担子。小强先练习用扁担挑起重物,然后,小强换用一根与肩膀接触面积约是前根扁担的的窄扁担,平稳地挑起与第一次同样重的物体。这时,他明显感觉肩膀比第一次疼,针对这一现象,请你应用所学知识,通过计算、分析找出原因,并提出一个解决这一问题的办法。

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