這是人民教育出版社出版的初中物理八年級(jí)學(xué)生第二冊(cè)12.1卷杠桿教程計(jì)劃及答案，共9頁(yè)。 學(xué)習(xí)計(jì)劃主要包括學(xué)習(xí)要點(diǎn)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)、自主預(yù)習(xí)、合作探索、強(qiáng)化教學(xué)、總結(jié)整理等內(nèi)容，歡迎您下載使用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解什么是杠桿。 理解力臂的概念，能夠畫(huà)出杠桿的力臂；
2、能夠識(shí)別常用工具和簡(jiǎn)單機(jī)械中的杠桿；
3、了解杠桿平衡條件以及杠桿的一些應(yīng)用。
了解重點(diǎn)和難點(diǎn)
【學(xué)習(xí)要點(diǎn)】
1.能夠畫(huà)出杠桿臂
2.探索杠桿的均衡條件。 引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究導(dǎo)出杠桿的均衡條件。
【學(xué)習(xí)困難】
1.理解力臂的概念，
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理初中物理費(fèi)力杠桿，探索杠桿的平衡條件。
學(xué)習(xí)過(guò)程
【獨(dú)立預(yù)覽】
1、杠桿：在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬桿稱為杠桿。
2、杠桿的五要素：支點(diǎn)是指杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的O點(diǎn)； 功率是使杠桿旋轉(zhuǎn)的力F1； 阻力為阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2； 支點(diǎn)O到力F1作用線的距離L1； 阻力臂 是支點(diǎn)到O阻力F2作用線的距離L2。
3、杠桿的平衡條件為功率×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，其物理表達(dá)式為F1L1=F2L2。
4． 常用的手指剪刀是省力的杠桿。 此類杠桿的特點(diǎn)是動(dòng)力臂L1大于阻力臂L2。 平衡時(shí)，功率F1小于電阻F2。 使用它可以省力，即用更少的力量去克服更大的阻力； 鉗子 重量的鑷子是力桿。 其特點(diǎn)是動(dòng)力臂L1小于阻力臂L2。 平衡時(shí)，功率F1大于電阻F2。 使用時(shí)可以節(jié)省距離。 實(shí)驗(yàn)室常用的托盤(pán)天平是等臂杠桿。 這種杠桿的動(dòng)力臂L1等于阻力臂L2。 平衡時(shí)，功率F1等于電阻F2。 工作時(shí)既不省力，也不費(fèi)力。
【合作研究】
研究一：杠桿
想討論：
當(dāng)你用筷子夾菜、用剪刀剪紙、用天平稱重時(shí)，這些工具有什么共同點(diǎn)？
共同特點(diǎn)： 1、力的作用； 2、繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)； 3、比較難
1、杠桿的概念：在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬桿稱為杠桿。
2.杠桿五要素
用木棍撬石頭。 撬棍是一個(gè)杠桿。 杠桿是一種常用的簡(jiǎn)單機(jī)械，由五個(gè)元件組成：
(1)支點(diǎn)：杠桿繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)O。 (2)功率：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1。
(3)阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。 (4)動(dòng)力臂：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離l1。
(5)阻力臂：支點(diǎn)到阻力作用線的距離l2。
3. 對(duì)杠桿的理解
(1)杠桿可以是直的，也可以是彎的，但為硬桿。
(2)力臂可以在杠桿上，也可以不在杠桿上。
(3)支點(diǎn)必須在杠桿上。 當(dāng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支點(diǎn)相對(duì)固定。
(4)無(wú)論力還是阻力，都是杠桿所施加的力。
4、力臂的繪制方法：
(1)找點(diǎn)：首先確定杠桿的支點(diǎn)O以及力和阻力的方向。
(2)第二畫(huà)線：畫(huà)出功率和阻力的作用線。 如有必要，使用虛線來(lái)延長(zhǎng)作用力線。
(3)垂直三段：從支點(diǎn)到作用線畫(huà)一條垂直線。 垂直部分是動(dòng)力臂或阻力臂。
(4)用括號(hào)表示四：最后用大括號(hào)或箭頭勾勒出力臂，并在旁邊寫(xiě)上字母l1或l2。
探索二：杠桿的平衡條件
1、杠桿平衡狀態(tài)：杠桿靜止或勻速旋轉(zhuǎn)（可傾斜平衡）。
問(wèn)：杠桿在什么條件下會(huì)達(dá)到平衡？
2 實(shí)驗(yàn)研究
（1）提出問(wèn)題：當(dāng)力、動(dòng)力臂、阻力和阻力臂之間的關(guān)系滿足時(shí)，杠桿能否達(dá)到平衡？
(2)猜想與假設(shè)：F1·l1=F2·l2
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(4)使用設(shè)備：彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、帶刻度的杠桿、鐵架。
實(shí)驗(yàn)前疑問(wèn)：
掛鉤前如何調(diào)整平衡螺母？ 調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置保持平衡。
實(shí)驗(yàn)前為什么要以杠桿中點(diǎn)為支點(diǎn)，調(diào)整水平平衡？ 避免杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要使杠桿保持水平位置平衡？ 易于測(cè)量力臂。
為什么要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)？ 讓結(jié)論更具有普遍性。
(5) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集證據(jù)：
= 1 * GB3 ①調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿平衡于水平位置。
= 2 * GB3 ② 在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)整位置初中物理費(fèi)力杠桿，重新平衡杠桿。 （此時(shí)可以調(diào)整平衡螺母嗎？不可以）
= 3 * GB3 ③將支點(diǎn)左側(cè)的鉤碼視為力量F1，將支點(diǎn)右側(cè)的鉤碼視為阻力F2。 讀出功率臂L1和阻力臂L2，并將每個(gè)值填入表中。
（6）結(jié)論：功率×功率臂=阻力×阻力臂。 即：F1·L1=F2·L2
例：據(jù)《杭州日?qǐng)?bào)》報(bào)道，2001年6月22日，在杭州動(dòng)物園，一位物理老師利用杠桿原理，僅用一個(gè)小型彈簧測(cè)力計(jì)（如圖所示）測(cè)量了一頭大象的質(zhì)量。 測(cè)量時(shí)使用長(zhǎng)度為12m的槽鋼作為杠桿。 如圖B所示，掛鉤固定在槽鋼的中點(diǎn)O處。 當(dāng)槽鋼水平靜止時(shí)，彈簧測(cè)功機(jī)指示F1為200N。 實(shí)測(cè)長(zhǎng)度L1為6m，L2為4cm。 忽略鐵籠的質(zhì)量，請(qǐng)估計(jì)大象的質(zhì)量。 g取10N/kg。
解：如圖：F1=200N，l1=6m，l2=4cm=0.04m
由杠桿余額條件F1L1=F2L2可得：
大象的重力：G2=F2=3×104 N
大象的質(zhì)量為：
研究 3：生活中的杠桿作用
1、省力杠桿
(1)示意圖：如圖所示
（2）特點(diǎn)：功率臂比電阻臂大，平衡時(shí)功率比電阻小。 可以用更少的力量克服更大的阻力。 (L1>L2，F(xiàn)1(3)常用省力杠桿：開(kāi)瓶器、羊角錘撿釘子、獨(dú)輪車、鉗子等。
2. 輕松杠桿
（2）特點(diǎn)：功率臂比電阻臂小，平衡時(shí)功率比電阻大。 將力量作用點(diǎn)移動(dòng)較小的距離可以導(dǎo)致阻力作用點(diǎn)移動(dòng)較大的距離。 (L1F2)
（3）常見(jiàn)的費(fèi)力杠桿：鑷子、縫紉機(jī)踏板、釣魚(yú)竿、摘菜的筷子、皮劃艇槳、掃地的掃帚等。
3. 等臂杠桿
（2）特點(diǎn)：功率臂等于阻力臂，平衡時(shí)功率等于電阻。 這樣的杠桿既不費(fèi)力也不費(fèi)力。 （L1=L2，F(xiàn)1=F2）
(3)常見(jiàn)等臂杠桿：平衡輪、定滑輪。
【精講】
1.用作杠桿的物體可以是直的，也可以是彎曲的。 也就是說(shuō)，杠桿可以具有各種形狀。
2、支點(diǎn)必須在杠桿上，力和阻力可以在支點(diǎn)兩側(cè)，也可以在支點(diǎn)同一側(cè)。 作用在杠桿上的力和阻力是相對(duì)的。 力和阻力必然使杠桿向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但力和阻力的方向不一定相反。
3.力臂不一定在杠桿上。 當(dāng)力的作用線不垂直于杠桿時(shí)，力臂和杠桿不重合。 力臂包含兩個(gè)要素：力的作用點(diǎn)和力的方向。
4、無(wú)論力還是阻力，都是杠桿所施加的力。
【總結(jié)與整理】
指導(dǎo)測(cè)試
1. 如圖所示，所使用的四種工具均為費(fèi)力杠桿（ ）
A. 羊角錘 B. 胡桃?jiàn)A子
C. 園藝剪 D. 食物夾
【答案】D
【分析】A、羊角錘使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿；
B、核桃鉗使用時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，是一種省力杠桿；
C、園林剪使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，為省力杠桿；
D、食夾在使用時(shí)，動(dòng)力臂比阻力臂小，是一個(gè)費(fèi)力的杠桿。 故選：D。
2. 圖中工具中，使用起來(lái)比較費(fèi)力的杠桿是（ ）
A. 開(kāi)瓶器； B.食物夾； C、釘錘； D、胡桃?jiàn)A子。
【答案】B
【分析】A、從圖中可以看出，支點(diǎn)在上接觸點(diǎn)，動(dòng)力臂比阻力臂大，是省力杠桿，故A錯(cuò)誤；
B、食品夾在使用時(shí)，支點(diǎn)在夾子兩壁的連接處，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故B正確；
C、釘錘使用時(shí)，支點(diǎn)是釘錘與地面的接觸點(diǎn)。 動(dòng)力臂比阻力臂大，是省力杠桿，故C錯(cuò)誤；
D、核桃?jiàn)A使用時(shí)，支點(diǎn)在夾子兩壁的連接處。 動(dòng)力臂比阻力臂大，是一種省力杠桿。 D 是錯(cuò)誤的。 故選：B.
3、撬棍是人們?cè)趧趧?dòng)中應(yīng)用杠桿原理的工具。 如圖所示，工人用撬棍搬動(dòng)一塊大石頭。 撬棍上的O點(diǎn)是杠桿的支點(diǎn)。 下列分析正確的是（ ）
A.此時(shí)撬棍為等臂杠桿
B．使用這個(gè)撬棒的主要目的是為了節(jié)省勞動(dòng)力
C、力F的作用點(diǎn)離O點(diǎn)越近，就越省力。
D．使用撬棒的主要目的是節(jié)省距離
【答案】B
【分析】ABD，從圖中看，使用撬棍時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿。 使用這個(gè)杠桿省力但費(fèi)距離，所以B是正確的，AD是錯(cuò)誤的；
C、當(dāng)力F的作用點(diǎn)接近O點(diǎn)時(shí)，功率臂減小，但阻力和阻力臂保持不變。 從杠桿平衡條件可以看出，力量會(huì)變大，更費(fèi)力，故C錯(cuò)誤。 故選：B.
4.圖中所示的日常用具中，哪個(gè)杠桿使用起來(lái)比較費(fèi)力？
A. 羊角錘 B. 筷子
C. 開(kāi)瓶器 D. 鋼絲鉗
【答案】B
【分析】A、羊角錘使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故A不符合題意；
B、在使用筷子的過(guò)程中，動(dòng)力臂比阻力臂小，是一個(gè)費(fèi)力的杠桿，所以B與題意一致；
C、開(kāi)瓶器使用時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，所以C不符合題意；
D. 鋼絲鉗使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，所以D不符合題意。 故選：B.
5.圖中的工具中，使用時(shí)省力的杠桿是（ ）QUOTE
A、鑷子； B、開(kāi)瓶器
C. 槳； D、釣魚(yú)竿
【答案】B
【分析】使用鑷子、槳、魚(yú)竿時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，是省力杠桿； 使用開(kāi)瓶器時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B正確，ACD錯(cuò)誤。 故選：B.
6． 《墨經(jīng)》最早描述了桿秤的杠桿原理。 “彪”、“奔”代表力臂，“權(quán)”、“中”代表力。 如圖所示，秤處于水平位置平衡。 下列說(shuō)法正確的是（ ）
A、“重”增加時(shí)，N端上升； B、當(dāng)“右”增加時(shí)，M面上升
C、“右”向右移動(dòng)時(shí)，N端下沉； D.當(dāng)tinu向右移動(dòng)時(shí)，M端上升
【答案】C
【分析】A． 當(dāng)“重”增加時(shí)，左側(cè)的力與力臂的乘積小于右側(cè)的力與力臂的乘積。 N端下沉，所以是錯(cuò)誤的；
B． 當(dāng)“右”增加時(shí)，左力與力臂的乘積大于右力與力臂的乘積。 M端下沉，所以是錯(cuò)誤的；
C、當(dāng)“右”向右移動(dòng)時(shí)，左側(cè)的力與力臂的乘積小于右側(cè)的力與力臂的乘積。 N端下沉，所以正確；
D． 當(dāng)按鈕向右移動(dòng)時(shí)，左側(cè)的力與力臂的乘積大于右側(cè)的力與力臂的乘積。 M端下沉，所以是錯(cuò)誤的。 所以選擇C。
7、拉桿兩端螺母的作用是使圖中的拉桿在水平位置保持平衡。 如果兩側(cè)去掉相同重量的鉤碼，杠桿可以選擇“可以”或“不能”來(lái)保持水平平衡。
【答】（1）調(diào)節(jié)桿在水平位置平衡； (2) 否
【分析】（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先調(diào)整杠桿平衡。 當(dāng)杠桿處于水平平衡時(shí)，作用在杠桿上的力和阻力就是鉤碼的重力，其方向正好垂直于杠桿。 此時(shí)，可以從杠桿上的刻度直接讀取力臂；
(2)假設(shè)鉤碼的重力為G，杠桿的小格為L(zhǎng)。如果去掉兩邊鉤碼相同的鉤碼：左； 正確的;
左側(cè)比右側(cè)大。 根據(jù)杠桿平衡條件，可以看出杠桿不再水平平衡，左側(cè)減小。
8、橫桿常用于停車場(chǎng)入口處，控制車輛的進(jìn)出，如圖A所示。我們可以將該裝置簡(jiǎn)化為杠桿，如圖B所示。如果橫桿AB的厚度相同質(zhì)量分布均勻，重量G=120N，AB=2.8m，AO=0.3m。 為了保持橫桿AB水平平衡，需要在A端施加垂直向下的力F=。
【答案】440
【分析】橫桿AB厚度相同，質(zhì)量分布均勻。 則橫桿的重心位于AB的中點(diǎn)，故重心力臂G為：
力F的力臂：
從杠桿余額情況來(lái)看：
解：因此需要在A端施加440N的垂直向下的力。
9、如圖所示，用硬棒通過(guò)支點(diǎn)O撬起石頭，畫(huà)出石頭上的重力G與力F的力臂l的示意圖。
【回答】
【分析】通過(guò)石頭的重心，垂直向下畫(huà)一條帶箭頭的線段，標(biāo)出符號(hào)G； 過(guò)支點(diǎn)畫(huà)一條垂直于力F作用線的垂線段，即為力臂l，如圖：
10、如圖所示，平衡桿AOB，O為支點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出物體M上的重力與力F的力臂L的示意圖。
【答案】（1）重力方向始終垂直向下。 通過(guò)物體M的重心畫(huà)一條垂直向下的線段，并標(biāo)記字母G；
(2)以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，從O點(diǎn)畫(huà)一條垂線到力F的作用線，支點(diǎn)到垂直腳的距離為力臂L，如圖：
【分析】（1）QUOTE 重力方向總是垂直向下，作用點(diǎn)一定畫(huà)在物體的重心上；
(2)力臂是支點(diǎn)到力作用線的距離； 從支點(diǎn)到力的作用線畫(huà)一條垂直線，垂直線段的長(zhǎng)度就是力臂。
本題考察重力圖和力臂的畫(huà)法。 畫(huà)力臂首先要找到支點(diǎn)，畫(huà)出力的作用線，然后從支點(diǎn)畫(huà)一條到力的作用線的垂直線。
11、在“探索杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)之前，如圖A所示，杠桿在水平位置不平衡。 為了使杠桿平衡在水平位置，平衡螺母應(yīng)向前移動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)中，如圖B所示，利用彈簧測(cè)力計(jì)在A點(diǎn)施加垂直向上的力，在B點(diǎn)施加最小的力，使杠桿重新平衡在水平位置。
【答案】（1）左； (2) 1
【分析】解決辦法：（1）杠桿不在水平位置且右端向下傾斜，則重心應(yīng)向左移動(dòng)，故左端平衡螺母或應(yīng)向左調(diào)整將杠桿平衡在水平位置；
(2) 從圖中可以看出，彈簧拉力計(jì)的指示為：假設(shè)杠桿的一個(gè)刻度為L(zhǎng)，則拉力的力臂為2L； B點(diǎn)所受力的力臂為6L。 根據(jù)杠桿平衡的條件，在 B 點(diǎn)施加最小值：