第五章第2节探究杠杆平衡条件.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途年 级初二学 科物理版 本北师大实验版课程标题第五章 第2节 探究杠杆平衡条件编稿老师史江奎一校黄楠二校李秀卿审核王新丽一、学习目标:1。 从实验中得出杠杆平衡条件。2. 进一步认识杠杆,理解力臂的概念,会画力臂。3 应用杠杆平衡条件解决简单的实际问题。二、重点、难点:1。 从实验中得出杠杆平衡条件.2。 应用杠杆平衡条件解决简单的实际问题. 三、考点分析:基本知识要求为了解和理解层次杠 杆1。 杠杆2。 力臂的概念3。 杠杆平衡条件4。 运用杠杆平衡条件解决有关问题基本技能要求为“会”,即会画杠杆的力臂。常考题型:填空题、选择题、实验题,计算题分值在6分左右。一、杠
2、杆:1。 定义:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明:杠杆可直可曲,形状任意.有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点.如:钓鱼竿、铁锹。2. 五要素-组成杠杆示意图。3. 研究杠杆的平衡条件:杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动.实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂.结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:动力动力臂阻力阻力臂。写成公式为F1L1=F2L2,也可写成:F1 / F2=L2 / L1解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题时,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,最后确定如何
3、使用平衡条件解决有关问题。(如:杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等.)解决杠杆平衡时动力最小的问题:此类问题中阻力乘以阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。4。 应用:名称结 构特 征特 点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平、定滑轮说明:应根据实际情况来选择杠杆,当需要较大的力才
4、能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,需省距离时,应选择费力杠杆。知识点一:探究杠杆平衡的实验例1。 做“探究杠杆平衡条件”的实验前,发现杠杆的左端低于右端,应将杠杆左端的螺母向_移动,右端的螺母向_移动,才能使杠杆在水平位置平衡,当在A处挂2个钩码后(见下图),欲使杠杆平衡,应在B处挂 _个钩码;若拿掉B处钩码,改在C处用弹簧测力计沿_方向拉,当弹簧测力计示数为_N时才能使杠杆平衡.(各钩码质量均为50 g)思路分析:杠杆的平衡条件也被称为杠杆原理。科学家们早就对此做了大量的实验和研究,古希腊学者阿基米德首先总结出了杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂 即:F1L1=F2L2,我们
5、可以用杠杆、铁架台、钩码、弹簧测力计等实验来验器材来验证这个原理。我们研究的是在一种特殊情况下,即杠杆处于静止状态时力与力臂间的关系,所以弹簧测力计一定要竖直向下拉,且一定要使杠杆水平静止。此时力臂都在杠杆上,只要知道杠杆横梁上有几个格就知道力臂大小了,这种方法非常方便。解答过程:右,右,4,竖直向上,2.94解题后的思考:使用弹簧测力计时若不是竖直拉,力臂就不在杠杆上。这样就需要测量其对应的力臂,是较麻烦的事。物理学中常以简单模型来研究复杂过程,把复杂问题简单化。例2。 在探究“杠杆的平衡条件”实验中,有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力动力臂阻力阻力臂。他们经过实验,获得了下述数据:动
6、力F1/N动力臂L1/阻力F2/N阻力臂L2/4554于是,他们认为自己的猜想得到了验证,你认为他们的实验过程存在什么问题? 思路分析:在探究“杠杆的平衡条件实验中,对实验次数有所要求,在求数值时测量一次就可以了,若是找关系结论则要进行3次至6次实验,中考中对实验要求为通过6次测量的数据来总结关系。解答过程:在这次实验中,“动力动力臂阻力阻力臂”,恰好与“动力动力臂=阻力阻力臂”数值一样,是巧合的结果。他们的实验过程存在操作次数少的问题,无法得出科学结论.首先应在表中添加两栏:F1L1和F2L2,并采用控制变量法,多次实验收集多组数据,比如采用下列方法进行实验:1、L1、 L2不变时,F2变大
7、,F1也变大;2、F2 、L2不变时,L1变大,F1变小;3、F2、L1不变时,L2变大,F1也变大.计算后再比较它们的大小,不难发现:动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积十分接近。从而找出规律来.解题后的思考:支点选在杠杆重心处,可以不考虑杠杆自身重的影响;杠杆两端没有挂钩码之前,调节杠杆使之在水平方向平衡。请你回答:挂上钩码后,为了方便找力臂,杠杆最好在什么位置平衡?为什么?知识点二:平衡条件的应用例3. 如图所示,AOB为一杠杆,O为支点,杠杆自重不计,AO=BO,在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体,当AO段在水平位置时保持平衡,这时在B端需施加最小的力为F1;若使BO段在水平位置时
8、保持杠杆平衡,这时在B端需施加最小的力为F2,则( ) A. FlF2 B。 F1F2 C. F1=F2 D。 无法比较思路分析:由杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂 即:F1L1=F2L2可知,第一次平衡时,在B端需施加最小的力为F1,力臂最大是OB,方向与OB垂直;第二次平衡时,在B端需施加最小的力为F2,力臂最大还是OB,但阻力G物升高,其力臂小于OA,它们的乘积变小了,与之相等的F2乘OB也变小,OB不变用力方向改变,则力的大小变小了。解答过程:B解题后的思考:由平衡条件找力臂变化,再判断力的大小的关键。请同学们思考下面两图中力F的大小问题。例4. 如图所示,密度均匀的直尺AB放在
9、水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一。当B端挂5N的重物G时,直尺的A端刚刚开始翘起,则此直尺受到的重力是 ( )A. 2。5N B. 5N C. 10N D. 无法确定思路分析:密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,阻力来自其重力,作用点在直尺的二分之一处。OB是全尺长的三分之一,当B端挂5N的重物G时,杠杆AOB的支点在O处。OA为全长的三分之二,G的作用点离O距离是三分之二减二分之一为六分之一。由杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,可得出为10N。解答过程: C 解题后的思考:轻质杠杆可忽略自身重,但题中的机械重力为阻力,则不能不考虑.例5. 请同们思考下面两图中力F的大
10、小.如图所示,用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石头,若撬棒上C点受到的压力是1500N,且AD=6CD CD=2BC,则要撬动这块石头所用的最小力为:( )A。 100N B. 150N C. 200N D。 250N思路分析:如图甲所示,以D为支点时,有AD=6CD,代入数据解得F=250N,故会错选D;然而本题是否用力下压杠杆时为最省力呢?不是,如图乙所示,当用力向上抬,以B为支点时,有动力臂AB,阻力臂BC,AB=BC+CD+AD,C点受到的压力是1500N,且AD=6CD CD=2BC,解得AB=15BC代入平衡公式F1L1=F2L2得F=100N。解答过程: A解题后的思考:由此可见
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