5.探究杠杆的平衡条件.ppt

6 5探究杠杆的平衡条件 1 通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取出共同的特征 并能在杠杆上确认动力 阻力 动力臂 阻力臂 2 能根据一定的标准对杠杆的使用 特点 以及作用效果进行分类 3 会应用杠杆平衡条件进行简单计算 解决有关问题 只要给我一个支点 我就可以撬起地球 阿基米德 阿基米德真的可以撬起地球吗 m地球 6 0 1024kg 怎样才能使跷跷板保持平衡呢 1 为了便于探究跷跷板怎样才能保持水平状态 可以对它进行简化 2 用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板 用钩码代替人 设计方案 进行实验与收集证据 实验表格 观察下列工具 思考并讨论其共同特征 一 什么是杠杆 共同特征 1 受力的作用2 绕固定点转动3 比较坚硬杠杆定义 在力的作用下 能绕某一固定点转动的硬棒 叫做杠杆 O 支点 动力作用线 阻力作用线 阻力臂L2 认识杠杆的几个概念 这些概念很重要支点 杠杆绕着转动的固定点 用0表示 动力 使杠杆转动的力 用F1表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离 用L1表示 阻力 阻碍杠杆转动的力 用F2表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离 用L2表示 一 点 支点O 一定在杠杆上 动力F1二 力 相对的阻力F2动力臂L1二 臂 阻力臂L2 杠杆五要素 交流与合作 杠杆的平衡条件是 动力 动力臂 阻力 阻力臂公式表示为 F1 L1 F2 L2这就是阿基米德发现的杠杆原理 条件 杠杆已平衡 如图 1 两端去掉相同质量的钩码 杠杆平衡吗 2 将两端钩码向支点移同样的距离 杠杆平衡吗 杠杆两端装置的两只可调节螺母 能起什么作用 作用是调节杠杆自身的平衡为什么要求杠杆静止时 处在水平位置呢 因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出 杠杆调平的方法是什么 左高左调 右高右调 如何用弹簧测力计将下面的杠杆调平衡 提问 在现实生活中 你还能举出哪些杠杆的实例呢 1 力臂一定在杠杆上吗 不一定2 杠杆是否都是直的 杠杆可以是直的 也可以是弯的3 如果力的作用线过支点 力臂为多少 力臂为0 画出图中杠杆各力的力臂 F1 l1 l2 F2 o F1 F2 L1 L2 画力臂的方法 一找 找准支点 二画 画出力的作用线 三引 引垂线 四标 标垂足 直角符号 标力臂 支点到垂足的距离 二 杠杆的分类 1 动力臂 阻力臂F动 F阻省力杠杆但要费距离 2 动力臂 阻力臂F动 F阻等臂杠杆 3 动力臂 阻力臂F动 F阻费力杠杆但省距离 人体内的杠杆 点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用 见图 杠杆的支点在脊柱之顶 支点前后各有肌肉 头颅的重量是阻力 支点前后的肌肉配合起来 有的收缩有的拉长配合起来形成低头 仰头 从图里可以看出来低头比仰头要省力 当曲肘把重物举起来的时候 手臂也是一个杠杆 如图 肘关节是支点 支点左右都有肌肉 这是一种费力杠杆 举起一份重物 肌肉要花费6倍以上的力气 虽然费力 但是可以赢得速度 当你把脚尖翘起来的时候 是脚跟后面的肌肉在起作用 脚尖是支点 体重落在两者之间 这是一个省力杠杆 如图 肌肉的拉力比体重要小 而且脚越长越省力 如果你弯一下腰 肌肉就要付出接近1200牛顿的拉力 这是由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆 如图 所以在弯腰提起时 正确的姿式是尽量使重物离身体近一些 以避免肌肉被拉伤 捣谷的舂 我国古代的杠杆 汲水的桔槔 6 5探究杠杆的平衡条件一 杠杆1 定义 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆 杠杆有直的 弯的 也有静的 动的等 有时是整个物体 有时是物体的一部分 2 五要素 组成杠杆示意图 P25图6 40 支点 杠杆绕着转动的点 用字母O表示 动力 主动使杠杆转动的力 用字母F1表示 阻力 阻碍杠杆转动的力 用字母F2表示 说明 动力 阻力的方向不一定相反 但它们使杠杆的转动的方向一定相反 一个力要使杠杆顺时针转动 另一个力要使杠杆逆时针转动 动力臂 从支点到动力作用线的距离 用字母L1表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离 用字母L2表示 3 确定力臂的方法 一定 指确定支点 二画 指沿力的方向画一条直线即力的作用线 三引 指由支点向力的作用线引垂线 一般用虚线表示 四标 指从支点到垂足之间线段的长就是力臂 分别用L1或L2标出 4 力臂有时在杠杆本身上 有时在杠杆之外 如果力的作用线经过支点则力臂为0 这种力对杠杆转动没有任何影响 6 5探究杠杆的平衡条件二 研究杠杆的平衡条件 1 杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动 不要以为杠杆只有处于水平状态才算平衡 其实在倾斜状态 杠杆只要静止或匀速转动就算平衡 不过人们通常让杠杆在水平位置平衡 是因为这样做力臂恰好在杠杆上 方便测量 2 实验前 应调节杠杆两端的螺母 使杠杆在水平位置平衡 3 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F1L1 F2L2也可写成 F1 F2 L2 L1解决杠杆平衡时动力最小问题 此类问题中阻力 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 将这两点连线 动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向 三 三种杠杆的特点 1 省力杠杆 动力臂大于阻力臂的杠杆 省力但费距离 比如 撬棒 铡刀 动滑轮 轮轴 羊角锤 钳子 手推车 花枝剪刀2 费力杠杆 动力臂小于阻力臂的杠杆 费力但省距离 比如 筷子 镊子 铁锹 缝纫机踏板 起重臂 人的前臂 理发和裁衣的剪刀 钓鱼杆3 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂的杠杆 不省力也不费力 比如 天平 定滑轮 1 在天平 独轮手推车 镊子 钢丝钳中 属于费力杠杆的有 属于等臂杠杆的有 镊子 天平 2 如图所示的杠杆 重力不计 O为支点 AO 0 3m 当在A点悬吊一重为5N的物体 绳子拉力F 3N时 杠杆在水平位置平衡 在图中画出拉力F的力臂L2 力臂L2为 O C F A B L2 0 5m 3 图中所画力臂正确的是 D F 4 两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡 则 A 这两个力的大小必须相等B 这两个力的力臂长必须相等C 力臂较长的那个力比较大D 力臂较长的那个力比较小 D 5 画出图中作用在A点最小的力的方向 F 6 如图所示 用撬棒撬石头 手握在撬棒的末端B端 其中AO 0 1m AB 1m OC 0 7m 要撬起重为1400N的石头 需要在B端竖直向下用多少N的力才能撬起石头 A O B C F2 F1 已知 L2 A0 0 1mL1 0C 0