初二物理-杠杆平衡条件的应用.ppt

华乐思在线教学直播课堂 马上开始 请同学们准备好笔和纸，认真听讲 杠杆平衡条件的应用 主讲：王邦平 北京首师大附中退休物理教师。 曾任海淀区学科带头人、兼职教研员。 新课程初中物理 （北师大版）教材编委。 现任首都师范大学物理系客座教授，物理系硕 士生导师。 杠杆平衡条件的应用 杠杆平衡条件的应用 目 录 一.杠杆 二. 杠杆平衡 三.杠杆平衡的条件 四.杠杆平衡条件的应用 五.小结 一.杠杆 1.杠杆是什么 ？ 定义：在力的作用下，能够绕固 定点转动的硬棒叫做杠杆。 杠杆 F2 F1O 数数手掌有多少个 杠杆 2.杠杆的几个要素 棒 （1）不考虑质量 G （2）不产生形变 （3）可直可曲 （1）支点 点 （2）动力作用点 （3）阻力作用点 O A B (1) 动力 力 (2 ) 阻力 F1 F2 (1)动力作用线 线 (2) 阻力作用线 (3) 动力臂 (4) 阻力臂 L1 L2 l1 l2 杠杆和普通棒的区 别是： （1） 质量、形变 （2）力：动力、 阻力 （3）几何 ：点、 线 所以说杠杆只是一 根特殊的棒（杆）杠杆 普通棒 二.杠杆平衡 1.运动的平衡 (1)平动的平衡 (2)转动的平衡 平动 的静 止 转动的 静止 绕定点 匀速转 动 匀速直线 运动 2.杠杆平衡 （2）杠杠处于匀速转动状态 （1）杠杆处于静止状态 三.杠杆平衡的条件 动力动力臂=阻力阻力臂文字 F1 l1=F2 l2 公式 F2 l2 F1 O l1 省力杠杆 F1F2 F1 F2 l2l1 l1 l2 费力杠杆 F1 F2 F1 F2 l1 l2 l1 l2 等臂杠杆 F1F2 l1l2 当杠杆平衡（静止/匀速 转动）时，根据杠杆的平衡条件 F1 l1=F2 l2 ，可以将杠杆分 成三类 l1 l2 l1L2 省力杠杆 l1 l2 l2 l1 （3）你能改装这个装置， 使它变得更省力么？改装 过后，与原装置相比，有 不足之处么？ 要使动力臂 尽量大 答案不唯一 可动支点或 力（作用点 、方向） 如图是可能的一种方式 课间休息5分钟 判断省力、费力杠杆的方法：根据杠杆 平衡条件（F1 l1=F2 l2）,要判断一杠杆是 否省力,关键在于动力臂和阻力臂的长短关 系。 你能说说省力杠杆、费 力杠杆的优缺点么? l1 l2 省力杠杆 l1 l2 省力杠杆 l1 l2=0 l1不变 l2逐渐增 大 某时刻l1 = l2 等臂杠杆 l1 l2 l1 l2 费力杠 杆 O F2 l1 l1 l2 l1l2 例4.如图所示，杠杆的左端悬 挂着一个重物，右端用弹簧测 力计拉着，使杠杆在水平方向 保持平衡，若将弹簧测力计缓慢地沿着图 中虚线自位置1移到位置2，并保持杠杆始 终在水平方向平衡，则弹簧测力计地读数 将怎样变化？ 初 D O A 末 D O A A 中 O 例重为G的金属块静止在水平地面 上时，对地面的压强为5.4105 Pa； 现将金属块用细绳挂在轻质杠杆的A 端， B端悬挂重力G的物体，如图8 所示，当杠杆在水平位置平衡时，金 属块对地面的压强为1.8105 Pa，已知B端所 挂物体的质量为4kg，OA：OB3：5。要使 金属块离开地面，则（g取10N/kg） A. 轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kg B. 金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa C. 只需移动支点的位置，使支点左右两侧 的力臂之比为5：1 D. 只需移动支点的位置，使支点左右两侧的 力臂之比为2：5 G O AB G G2 O AB G1 重力: G1 G1静止 T1 = G1 细绳拉力: T1 重力: G G静止 N= G N= pS 地面支持力: N 假设重物2没 有与杠杆连接 G1 G 地面支持力：（ 拉 ）= G1 地面支持力: N 细绳拉力: T2 杠杆平衡 T2 l2= T1 l1 （G N ）l2= G1 l 1 O AB G1 l1 l2 G2 O AB l1l2 T1 T2 = T2 G静止 N + T2 = G T2 = G N T2 T = T 假设重物2与 杠杆连接 G1 G1静止 T1 = G1 T1 OAB G1 G2 假设重物2与 杠杆连接 因为OA：OB3：5，m2=10kg，设m1 ，要使m2离开地面 ，m1至少应为应为 6kgA 错错 杠杆平衡 T2 l2= T1 l1 （G N ）l2= G1 l 1 离开地面的条件 N =0 （G）l2= G1 l 1 G静止 N + T2 = G T2 = GN G1静止 T1 = G1 杠杆平衡 T2 l2= T1 l1 T2 = T 2T = T G2= pS N=pS （ pS -pS）l2= G1 l 1 问题是什么 A. 轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kg C. 只需移动支点的位置，使支点左右两侧 的力臂之比为5：1 D. 只需移动支点的位置，使支点左右两侧的 力臂之比为2：5 B. 金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa B. ? B. 金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa （ pS -pS）l2= G1 l 1 C. 错误 D.正确 G2 l2= G1 l1 O AB l1l2 l2 / l1 = G1 / G2=2/5 例. 小东想估测出某种油的密度油，他 手边的测量工具只有刻度尺。小东 利用身边的器材设计出一个实验方案。 首先找一根直硬棒，用细线系 在O点 另外找一个重物A挂在硬棒 右端，调节重物A的位置， 使硬棒在水平位置平衡,此 时重物挂在硬棒上的位置为 E，如图所示。 吊起，硬棒在水平位置平衡 ，然后将已知密度为的金属 块B挂在硬棒左端C处， (1)用刻度尺测出OE的长度Lo； (2)把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到 D处时，硬棒再次在水平位置平衡； 下面是小东测出油的部分实验步骤，请你按照小东 的实验思路，将实验步骤补充完整。 （3） ； （4）利用上述测量出的物理量和题中的已知 量计算油的表达式为： 小东要做什么 ：估测出某种油的密度油 小东有什么测量 工 具：刻度尺 小东设计的实验： 小东 做了什么： (1)用刻度尺测出OE的长度Lo； (2)把金属块B浸没在油中，把重物A从E处 移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡； 应用杠杆平 衡条件分析 F1F2 l2l1 F3 F1 l1l2 B G F浮 G F 浮=F3 （3） ； 油=(L0-L1) /L0 （4）利用上述测量出的物理量和题中的已知 量计算油的表达式为： 用刻度尺测出OD的长度 L1 L1 (三)杠杆在生活中的应用 跟着老师画画图吧 ！ F1 F2 L1 L2 杠杆与生活 F1 F2 l1 l2 杠杆与军事科技 杠杆与人体 第一种杠杆 第一种杠杆的工作原理类 似跷跷板，支点位于力与 重量之间。颈后部肌肉使 头后仰的动作是体内第一 种杠杆的最好实例。颅底 的杠杆位于环枕关节的支 点上 第二种杠杆 第二种杠杆，重量位于力 与支点之间。足跟从地面 抬起的动作就是这种杠杆 的实例。小腿肌是提起体 重的力，足的大部分形成 杠杆。 第三种杠杆 第三种杠杆是体内最常见 的杠杆。力作用于重量与 支点之间的杠杆上。典型 的实例是肱二头肌收缩提 供力，屈肘关节作为支点 ，抬起前臂和手（重量） 。 杠杠真神奇啊 ！ 五、小结 ） A O M B 图5 15图6是运动员利用器械进行举重训 练的示意图，其中横杆AB可绕固定点 O在竖直平面内转动，OAOB45 ，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着 物体M。运动员小强站在水平地面上时 对地面的压强为1.1104Pa，当他用力举起 横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对 横杆B端竖直向上的作用力F1为300N，此时 他对水平地面的压强为1.6104Pa。若在物 体M下面再加挂物体N，小强需用更大的力 举起横杆B端，当AB在水平位置再次平衡时，他对横杆 B端竖直向上的作用力F2，他对地