初三科学-杠杆.doc

杠杆
学习目标要求:
1、知道什么是杠杆,能从常用的工具中辨认出杠杆。
2、理解力臂的概念,能在实例中确认并画出动力臂和阻力臂。
3、会用实验进行研究,并归纳出杠杆的平衡条件。理解杠杆的平衡条件。
4、理解省力杠杆的结构和使用特点,能用来解释简单的实际问题。
6、理解费力杠杆的特点,能用来解释简单的实际问题。
7、理解等臂杠杆不省力也不费力的原因。
8、知道天平是个等臂杠杆以及它的称量原理。知道秤的称量原理。
知识点精讲:
1 杠杆
(1)定义:一根硬棒,在力的作用下能绕固定点转动,这根硬棒叫杠杆。
(2)要点:
支点:杠杆绕其转动的点,通常用O表示。
动力:使杠杆转动的力。(有时也可以不是一个力)
阻力:阻碍杠杆转动的力。(有时也可能不是一个力)
力臂:支点到力的作用线的距离,动力的力臂叫动力(l1)阻力的力臂叫做力臂(l2)。
2 杠杆的平衡条件
杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。在研究杠杆平衡时,我们总是让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于测量力臂(可直接读出),但在实际中,杠杆也可能是倾斜着平衡的,在平衡时的表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用字母表示:F1×l1=F2×l2。
3 杠杆的种类
1)、省力杠杆:动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆,省力杠杆能够省力,但要费距离,例如:钢丝钳、手推车等。
2)、费力杠杆:阻力臂大于动力臂的杠杆叫费力杠杆,费力杠杆虽然费了力,但可以省距离,例如:理发剪刀,缝纫机脚踏板等。
3)、等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆,等臂杠杆既不省力,也不费力;既不省力距离,也不费距离,例如天平。
4 天平和杆秤
1)、天平
天平是等臂杠杆,天平在平衡时,应满足杠杆的平衡条件,由于l1=l2,G1 l1=G2l2,故有G1=G2。即砝码重力等于被测物体重力,同一位置,g相同,所以m砝=m物,砝码质量等于被测物体质量。
2)、杆秤
杆秤也是称量质量的工具,如图所示,设货物质量为M,秤砣质量为m,称量时杠杆平衡:
Mg·OA=mg·OB,式中OA是秤钩到提纽的距离,m是秤砣的质量,这两个量都是不变的,即, ,OB跟M成正比,就是说,货物质量越大,OB就越大,杆秤上的刻度是均匀的。
除了天平和杆秤以外,还有很多测量质量的工具,如案秤、磅秤等。
   典型例题:
例1、如图所示,作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。

   分析: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,并标上力臂的字母。
作图如图所示。
 
   例2、在做杠杆平衡条件的实验时,进行了如下操作:(1)调节杠杆的左右螺母,使杠杆保持水平,如图所示。(2)在杠杆O点两边分别挂上数目不等的钩码,通过移动悬挂钩码的滑片位置并调节两端螺母,使杠杆重新保持水平,记录有关数据。(3)改变两边钩码的数量。按照步骤(2)进行操作,指出该同学操作中存在的问题。

   [分析] 在实验中,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆平衡,目的是让杠杆的重心能刚好在支点,以消除因杠杆的重力而对实验的影响,实验测量之前就应调好,一旦调好,两端的平衡螺母就不能再动(因为测量过程中再调动平衡螺母就破坏了原有的平衡),所以该同学在步骤(2)中,调节平衡螺母是错误的。
答案:步骤(2)中,该同学调节平衡螺母是错误的。
例3、密度秤是一种测量液体密度的仪器,外形跟杆秤差不多,测量时,只要把B端的铁块浸没在待测液体中,移动提纽右侧的秤砣,便可在秤杆上直接读出液体密度,下列说法错误的是(秤砣放在A处时,铁块在空气中,秤刚好平衡)( )
A、密度秤的零点在A点
B、秤杆上较大的刻度在较小刻度左边
C、密度秤的刻度都在A点的右侧
[分析] 在空气中,秤砣放在A点秤杆刚好平衡,那么G铁OB=G砣OA,或者,(如图所示)

   浸在待测液体中时,设砣挂在A'点平衡,则(G铁-ρgV排)OB=G砣OA',则,比较OA和OA',有OA'<OA,故A'点在A点左边,因此零刻度在A,所有刻度都在A点左边,选项A是对的。当然,待测密度越大,OA'比OA小得越多,即在左边离A点更远处。因此选项B也是对的,选项C错。
答案:C。
例4、如图所示,有一质量不计的轻质硬杆,中部支起后构成一不等臂杠杆,在它两端(A,B)分别挂上一个物体,在空气中恰好平衡,在下列情况下将两物都浸入液体中,杠杆还平衡吗?(1)甲、乙为同种物质,没入水中。
(2)甲、乙为不同种物质且ρ甲>ρ乙没入水中。
(3)甲、乙为同种物质,甲在水中,乙在酒精中