第十二章簡單機械第1節杠桿人教版物理八年級下冊看古代戰爭片時經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，這種機械最早出現于公元前5世紀戰國時期，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、城內或兵陣內而造成破壞。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計算。它們工作時有什么共同特征？當你使用這些工具時，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動的固定點，用O表示。動力促使杠桿轉動的力，用F1表示。力臂從支點到力的作用線的距離，用l表示。阻力阻礙杠桿轉動的力，用F2表示。動力與杠桿轉動方向相同。阻力與杠桿轉動方向相反。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當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，或做緩慢地勻速轉動時，我們說杠桿平衡了。在杠桿的使用中，杠桿的平衡狀態是一種非常重要的狀態。杠桿在滿足什么條件時會才平衡？設計實驗：當杠桿平衡時，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，獲取多組數據，從而分析總結出杠桿的平衡條件。實驗器材：帶等分刻度的均質木尺、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計。實驗操作：（1）調節平衡螺母，使杠桿水平平衡。（2）杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，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。調節方法：杠桿哪端高，就向哪端調節平衡螺母。（4）改變阻力和阻力臂的大小，相應調節動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。（5）在杠桿的一側掛上鉤碼作為阻力，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。=例題據杭州日報報道，2001年6月22日，在杭州動物園內，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。當槽鋼水平靜止時，彈簧測力計示數F1為200N。測得l1為6m，l2為4cm。若不計鐵籠的質量，請估算大象的質量。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F1=25N，則動力臂l1為（）A15cmB8cmC5080cmB解析：根據杠桿的平衡條件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的扁擔挑起貨物，如圖為扁擔示意圖，若在扁擔的A端掛200N的物體，B端掛300N的物體，挑起重物時使扁擔水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端_________m遠的位置（不計扁擔的重力）。1.08基礎鞏固題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，在杠桿兩側掛上不同個數的鉤碼，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論的操作是()A.去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計豎直向下拉B.去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉C.去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計豎直向上拉D.增加鉤碼個數，再多次實驗使結論更具普遍性B4.如圖所示的是吊車起吊貨物的結構示意圖，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，當杠桿靜止時，發現杠桿的左端下沉，若想使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿的平衡螺母向_________調節。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”或“逆時針旋轉”）。右4逆時針旋轉能力提升題（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