八年级物理下册 6.5.1 杠杆及平衡条件课件 （新版）粤教沪版.ppt

6 5探究杠杆的平衡条件第一课时杠杆及平衡条件 体验1杠杆活动1 用刻度尺 橡皮将文具盒撬起 活动2 利用羊角锤 螺丝刀 小木块等物体将钉在木板上的钉子起下来 1 活动1中 可以将橡皮作为 文具盒放在橡皮一侧的刻度尺上 在刻度尺的另一端向施力 就会把文具盒撬起 2 活动2中 利用羊角锤 螺丝刀 起钉子时 手握的位置离钉子越近 施加的力越 提示 1 固定点下 2 大 体验2杠杆的平衡活动 准备橡皮 双刃刀片 直尺制作一个跷跷板 活动1 调节直尺的位置 使其在水平位置静止 在直尺一端放置两个草莓 另一端放上一个草莓 移动草莓的位置 使直尺在水平位置静止 活动2 在直尺的每一端各放一个草莓 调节草莓的位置 使直尺在水平位置静止 直尺在水平位置平衡 与物体的轻重 选填 有关 或 无关 还与物体的有关 提示 有关位置 1 什么是杠杆 2 杠杆的五要素包括哪些 3 杠杆的平衡条件是什么 探究1杠杆结合 体验1 中的活动 思考以下问题 1 活动中的刻度尺 羊角锤 螺丝刀等在工作时有什么特点 我们是如何定义杠杆的 提示 施加一个力在刻度尺上 文具盒被撬起时 绕一个固定的点转动 羊角锤 螺丝刀在将钉子拔起时 也绕着一个固定点转动 故它们工作时都可以绕着一个固定点转动 把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆 参考答案 工作时都可以绕着一个固定点转动在力的作用下可绕着固定点转动的硬棒称为杠杆 2 杠杆一定是直棒吗 一定是硬棒吗 提示 杠杆不一定是直棒 直的弯的都可以 但是杠杆一定是硬棒 只有硬棒才能保证杠杆在受力后本身不变形 如果杠杆本身受力变形 就不能撬起物体 起不到简单机械的作用了 参考答案 不一定是直棒一定是硬棒 3 结合图形 根据杠杆定义可知 杠杆的五要素包括 并在图中标出 提示 杠杆可以绕着转动的点是支点 用字母o表示 动力f1使杠杆绕着固定点o转动 阻力f2阻碍杠杆转动 动力臂指从支点到动力f1作用线的距离l1 阻力臂指从支点到阻力f2作用线的距离l2 参考答案 支点动力阻力动力臂阻力臂 4 力臂是支点到力的作用点的距离吗 提示 不是 它是支点到力的作用线的距离 参考答案 不是 探究2探究杠杆的平衡条件1 结合 体验2 和力的平衡知识 可以得知杠杆在动力和阻力作用下时 杠杆平衡 参考答案 静止2 猜想与假设 由 体验2 猜想 杠杆在满足什么条件时杠杆平衡 参考答案 动力 动力臂 阻力 阻力臂 3 实验设计 如图所示 1 调节杠杆两端的 使杠杆在位置平衡 提示 测量前使杠杆在水平位置平衡 在测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力 力臂所在的直线与杠杆重合 从杠杆上可以直接读出力臂的大小 参考答案 螺母水平 2 在杠杆两侧分别挂上数量的钩码 移动钩码的位置 使杠杆重新在位置平衡 杠杆两侧受到的作用力大小等于 力臂是 提示 如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码 测得的数值具有特殊性 挂上数量不同的钩码 多次测量 使实验结果具有普遍性 参考答案 不同水平钩码的重力支点o到拉力f1 f2的作用线的距离 3 多次改变力和力臂的数值 使杠杆平衡 4 实验数据及分析 分析数据可知杠杆的平衡条件是 提示 对每一次实验表格中的动力和动力臂 阻力和阻力臂进行分析 力臂越长 对应的力越小 力臂越短 对应的力越大 二者之间可能是反比关系 再比较动力和动力臂 阻力和阻力臂的乘积的大小关系 发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等 参考答案 动力 动力臂 阻力 阻力臂或f1 l1 f2 l2 5 交流与评估 1 实验前 如何调节螺母使其在水平方向平衡 提示 调节杠杆两端的螺母 按照 左偏 沉 右旋 右偏 沉 左旋 的原则 参考答案 左偏 沉 右旋 右偏 沉 左旋 2 为什么使杠杆在水平位置平衡 提示 当杠杆在水平位置平衡时 作用在杠杆上的动力和阻力 即钩码的重力恰好与杠杆垂直 此时力臂与杠杆在一条直线上 力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出 参考答案 便于测量力臂 且可克服杠杆本身重力对实验的影响 3 在实验过程中 还能再调节螺母吗 提示 不能 实验过程中 只能通过增减两侧的钩码和移动钩码的位置来调节杠杆的平衡 参考答案 不能 4 实验中 选填 能 或 不能 采用弹簧测力计进行实验 提示 如果用弹簧测力计代替一组钩码 此时拉力为动力 钩码的重力为阻力 使用弹簧测力计还可以使动力和阻力在支点同侧进行实验 为了便于读出力臂的数值 拉力的方向竖直向上 参考答案 能 一 杠杆1 定义 物理学中 能绕着某一 转动的硬棒 2 五要素 1 支点 杠杆绕着 的点 2 动力 使杠杆 的力 3 阻力 杠杆转动的力 4 力臂 从支点到 的距离 动力臂 的力臂 阻力臂 的力臂 固定点 转动 转动 阻碍 力作用线 动力 阻力 二 杠杆的平衡条件1 杠杆平衡 杠杆在 作用下处于 状态或绕支点匀速转动状态 2 内容 杠杆的动力乘动力臂 阻力乘阻力臂 即杠杆的动力臂是阻力臂的几倍 杠杆的动力f1就是阻力f2的 3 内容 即 动力和阻力 静止 等于 几分之一 动力 动力臂 阻力 阻力臂 f1l1 f2l2 考点1力臂的画法 典例1 2013 吉林中考 如图是用螺丝刀撬开桶盖的示意图 请在图中画出动力f1的力臂 思路导引 解答本题的关键是明确力臂的画法 精讲精析 本题考查力臂的画法 力臂是指从支点向力的作用线作垂线 垂线段的长即为力臂 过支点o向动力f1的作用线作垂线 则垂线段即为力臂l 答案 方法归纳 杠杆力臂的画法 1 找支点 2 画力的作用线 必要时用虚线将力的作用线 或反向 延长 3 画力臂 从支点o向力的作用线引垂线 画垂足 垂线段就是力臂 4 标力臂 用大括号或箭头标出 并在旁边标注l1或l2表示动力臂或阻力臂 即一定点 二画线 由点到线引垂线 力臂长短等此线 考点2杠杆的平衡条件 典例2 2013 玉林中考 下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究 杠杆的平衡条件 的实验 每个钩码重0 5n 1 实验前 将杠杆的中点置于支架上 当杠杆静止时 发现杠杆左端下沉 这时应将平衡螺母向 选填 左 或 右 端调节 直到杠杆在水平位置平衡 2 如下左图所示 在杠杆a点处挂4个钩码 则在b点处应挂个同样的钩码 杠杆仍然在水平位置平衡 把b点处的钩码取下 在b点处施加一个竖直向下的拉力f n时 杠杆仍然在水平位置平衡 当拉力f向右倾斜时 仍要保持杠杆在水平位置平衡 拉力f的大小将 选填 变大 变小 或 不变 原因是 3 如果小王又进行了如上右图所示的探究 考虑杠杆的影响 发现用弹簧测力计在c点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时 弹簧测力计的示数应大于n 思路导引 解答本题的关键是对杠杆平衡条件的理解和应用 关键点1 调节杠杆在水平位置平衡和调节天平的横梁平衡操作是相同的 关键点2 根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡 精讲精析 本题考查探究 杠杆的平衡条件 的实验 1 调节杠杆平衡时应按照 左偏右调 右偏左调 的原则 所以左端下沉时应向右调节 2 根据杠杆平衡条件可得 所以应该在b点处挂6个同样的钩码 在b点处施加的竖直向下的拉力f 0 5n 6 3n 当拉力f向右倾斜时 其力臂变小 所以 仍要保持杠杆在水平位置平衡 拉力f的大小将变大 3 由于杠杆有重力 且此时杠杆重力的作用点不在支点 所以杠杆的重力影响了杠杆的平衡 若不考虑重力 用弹簧测力计在c点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时 弹簧测力计的示数应为但由于拉力还要克服杠杆重力 所以弹簧测力计的示数应大于3n 答案 1 右 2 6 3变大拉力的力臂变小 3 重力3 方法归纳 判断杠杆的平衡 1 判断平衡状态 杠杆在水平位置处于静止状态 2 杠杆平衡的判断 杠杆的平衡条件是f1l1 f2l2 判断杠杆平衡的关键是判断力与力臂乘积的关系 而不是动力和阻力的大小关系 1 下列关于杠杆的说法中正确的是 a 杠杆必须是一根直棒b 杠杆不一定要有支点c 杠杆的动力作用线不能通过支点d 杠杆的力臂是从支点到力的作用点的距离 解析 选c 本题考查对杠杆的理解 杠杆不一定是直的 只要能绕着固定点转动的物体都可以看作是杠杆 杠杆可直可弯 没有形状限制 a错 杠杆一定要有支点 b错 杠杆的动力作用线不能通过支点 否则 动力臂为零 动力乘以动力臂等于零 动力就没有意义了 c对 力臂是从支点到力的作用线的距离 而不是支点到力的作用点的距离 故d错 2 如图所示的杠杆中 动力的力臂用l表示 图中所画力臂正确的是 解析 选d 本题考查力臂的画法 因为动力的力臂的画法是过支点作动力作用线的垂线段 而a b选项中线段与动力作用线不垂直 c项表示力臂的不是支点到动力作用线的垂线段 d项是支点到动力的作用线的垂线段 故选d 3 2012 益阳中考 如图所示 在已调节水平位置平衡的杠杆的左边挂一个钩码 下列操作中能使杠杆在水平位置重新平衡的是 a 在位置2挂6个相同的钩码b 在位置4挂2个相同的钩码c 在位置4挂4个相同的钩码d 在位置6挂2个相同的钩码 解析 选b 本题考查杠杆平衡条件的应用 从题图中可以看出 设杠杆左端力的大小为g 力臂为8l 在位置2挂6个相同的钩码 其作用力为6g 力臂为2l 则g 8l 6g 2l 故a错误 在位置4挂2个相同的钩码 其作用力为2g 力臂为4l 则g 8l 2g 4l 故b正确 在位置4挂4个相同的钩码 其作用力为4g 力臂为4l 则g 8l 4g 4l 故c错误 在位置6挂2个相同的钩码 其作用力为2g 力臂为6l 则g 8l 2g 6l 故d错误 故选b 4 小林同学在农村老家发现一种 舂米对 的古代简单机械 其示意图如图所示 使用这个装置时 人在a端用力把它踩下后立即松脚 b端就会立即下落 打在石臼内的谷物上 从而把谷物打碎 用力将它踩下去的过程中 动力是 选填 自身的重力 或 脚踩的力 脚松开到打在石臼内的谷物时 自身的重力是 选填 动力 或 阻力 解析 将该装置看成一个杠杆 用力踩下这个装置的时候 脚踩的力使得杠杆转动 而装置自身的重力阻碍了杠杆的转动 因此 在这个过程中 动力是脚踩的力 阻力是杠杆自身的重力 脚松开后 杠杆在自身的重力作用下转动 此时使杠杆转动的力是杠杆自身的重力 答案 脚踩的力动力 5 2013 南京中考 如图所示 小明正在做俯卧撑 把他的身体看作一个杠杆 o为支点 a为重心 他的体重为550n 地面对手的支持力f的力臂是m 大小为n 解析 本题考查杠杆的平衡条件 题图中把o作为支点 重力g看作阻力 支持力f看作动力 则动力臂 支持力f的力臂 为0 9m 0 6m 1 5m 阻力臂 重力的力臂 为0 9m 由杠杆平衡条件f 1 5m 550n 0 9m 解得f 330n 答案 1 5330 6 2013 南充中考 如图所示的水平杠杆中 o为支点 请画出图中力f1和f2的力臂l1和l2 解析 本题考查力臂的画法 沿力f1和f2的方向画出两力的作用线 从支点o向力f1和f2的作用线作垂线段 在垂线段与力f1和f2的作用线相交处标上垂直符号 用大括号把力臂标出来 把力臂的名称写在大括号附近 答案 如图所示 7 物理实验小组的同学 利用如图所示的装置 在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件 1 如图甲所示 为使杠杆在水平位置平衡 应将右端的平衡螺母向 选填 左 或 右 移动 将杠杆调在水平位置的目的是方便测量 2 实验中测得的数据如表所示 表格中漏填的数据为n 3 有的同学按现有方案得出如下结论 动力 支点到动力作用点的距离 阻力 支点到阻力作用点的距离 这个结论与杠杆平衡条件不符 原因是实验过程中 填字母 a 没有改变力的大小b 没有改变力的方向c 没有改变力的作用点d 实验次数较少 结论具有偶然性 解析 本题考查了杠杆平衡条件的探究 1 杠杆左低右高 故应将平衡螺母向右调节 直至杠杆在水平位置