杠杆探究导学课型概要.ppt

第十二章简单机械第1节杠杆第一课时杠杆及平衡条件,【自学卡片】1.杠杆:在力的作用下能绕着_转动的_。参考答案：固定点硬棒,2.杠杆的五要素:(1)支点:杠杆可以绕其_的点O。(2)动力:使杠杆_的力F1。(3)阻力:_杠杆转动的力F2。(4)动力臂:_的距离l1。(5)阻力臂:_的距离l2。参考答案：(1)转动(2)转动(3)阻碍(4)从支点到动力作用线(5)从支点到阻力作用线,3.杠杆的平衡:杠杆在动力和阻力作用下保持_。4.杠杆的平衡条件:_。参考答案：3.静止或匀速转动4.F1l1=F2l2,【想一想】用扫帚扫地时,扫帚是不是杠杆?参考答案：是,【做一做】利用小木块和螺丝刀将钉子撬起来。参考答案：将小木块垫在螺丝刀下,将钉子撬起来。,探究1杠杆【做一做】结合以下实例回答下列问题,并尝试着做一做。,1.撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时有什么共同特征?(1)_(2)_(3)_撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时我们称为_提示:撬棒、羊角锤、跷跷板在使用时,都受到了力的作用,在这个力的作用下绕着一个固定点转动,这些简单机械我们称为杠杆。参考答案:(1)都受到了动力和阻力的作用(2)都有一个固定点(3)都可以绕着固定点转动杠杆,2.什么是力臂?如何画力臂?参考答案:力臂是支点到力的作用线的距离。画力臂时,从支点O向力的作用线作垂线段,用大括号把力臂标注出来,并标注力臂符号l。,【交流与讨论】(1)杠杆一定是直的吗?(2)杠杆一定是硬棒吗?(3)支点一定固定不动吗?提示:分析撬棒、羊角锤、跷跷板,撬棒和跷跷板是直的,羊角锤不是直的,但是它们的形状都不易改变,即是硬棒,故杠杆一定是硬棒,但不一定是直的。撬棒、羊角锤、跷跷板在绕着某一点转动时,支点都是固定不动的。参考答案:(1)不一定(2)一定(3)一定,【画一画】如图,用力把钉子撬起来,请画出螺丝刀的支点O、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。,参考答案：,探究2探究杠杆的平衡条件1.提出问题:杠杆是否平衡与哪些因素有关?在什么情况下杠杆处于平衡状态?2.猜想与假设:参考答案：动力、动力臂、阻力、阻力臂,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。(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等于_。(3)多次改变动力和动力臂,相应地调节阻力和阻力臂,使杠杆平衡。,提示:(1)杠杆两端平衡螺母的作用是为了调节杠杆在水平位置平衡,调平衡的方法与调天平横梁平衡的方法相同。使杠杆在水平位置平衡,这样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,则力臂的大小是杠杆上挂钩码的位置到支点之间的距离,则可从杠杆上直接读出力臂的大小。(2)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:(1)平衡螺母水平(2)不同水平钩码的重力,4.实验数据: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,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,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。故可知杠杆平衡的条件。参考答案:动力动力臂=阻力阻力臂或F1l1=F2l2,【交流与讨论】(1)实验前,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡?(2)为什么使杠杆在水平位置平衡?(3)实验中,为什么收集多组实验数据?,参考答案：(1)按照“左偏(沉)右调,右偏(沉)左调”的原则。若杠杆左端下沉,则将平衡螺母向右调;若杠杆右端下沉,则将平衡螺母向左调。(2)若杠杆在水平位置平衡,则力臂的大小可以直接从杠杆上读出,且杠杆自身重力对平衡的影响可以忽略。(3)通过对比多组实验数据得出结论,使实验结论更具有普遍性。,【记一记】(1)杠杆匀速转动时,也认为杠杆处于平衡状态。(2)判断杠杆是否平衡,关键是比较力与力臂乘积的大小,而不是比较动力和阻力的大小关系。,【知识拓展】1.动力和阻力及方向的判断:抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的,则为了达到目的而施加的这个力即为动力,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。,(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。,2.猜想和假设的关键:猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上,应用科学原理,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果.猜想既有科学性又有推测性,是可以检测的,不是盲目猜测。,解决这类问题的一般步骤是:(1)针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。(2)针对问题运用经验与直觉提出猜想。(3)针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设:搜寻事实归纳分析形成猜想。(4)运用“类比法”或“逆反原理”等方法进行猜想。,考点一力臂的画法【示范题1】(2015无锡中考)如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图,O为支点,F1表示手对钓鱼竿的作用力,F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力,请在图中画出力F2的力臂l2。,【解题探究】(1)如何画力的作用线?(2)力臂是哪一点到哪一条线的距离?(3)力臂是线段还是射线?提示:(1)沿力的方向将作用线延长或反向延长,沿力的方向的直线即为力的作用线。(2)力臂是支点到力的作用线的距离。(3)线段。,【精讲精析】本题考查了力臂的画法。从支点作阻力作用线的垂线,垂线段即为阻力臂。答案:如图所示,【技法点拨】(1)画力臂的方法:定支点确定力的方向画力的作用线作垂线段(2)确定支点:将杠杆转一下,找出固定不动的点。(3)找力的作用线:将力的方向延长或反向延长的一条直线。且延长线用虚线表示。(4)力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的连线。,【变式训练】如图所示,请画出支架OA受到花盆的拉力和对应的力臂。,【解析】本题考查力臂的画法。先画出绳子对A点的拉力F1,方向是沿绳子方向竖直向下的,作用点在A点。然后过支点作力F1作用线的垂线,标上垂足,用双箭头表示出这段距离,记为l1。,考点二杠杆的平衡条件【示范题2】(2015聊城中考)在探究“杠杆的平衡条件”实验中。,(1)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,如图所示,这时应将左端的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是_。(2)记录实验数据的表格如下,请将表格空白处补充完整。,(3)某同学通过以上实验操作及数据分析,得出杠杆的平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂。你认为他的结论_(选填“可靠”或“不可靠”),理由是_。,【精讲精析】本题考查探究杠杆平衡条件的实验。(1)杠杆左端下沉,应将平衡螺母向右端移动,使其在水平位置平衡;目的是消除杠杆自身重力对实验的影响,此时力臂恰好沿杆的方向,便于从杆上直接读出力臂。(2)表格中数据应包括动力、动力臂、阻力、阻力臂几项,由表格中数据知,应为动力臂,单位m;应为阻力,单位N;(3)该同学仅根据一组实验数据就得出结论,实验结论具有偶然性,不具有普遍性,实验结论不可靠。,答案:(1)右消除杠杆自身重力对实验的影响,且便于从杆上直接读出力臂(2)动力臂l1/m阻力F2/N(3)不可靠根据一组实验数据得出结论,实验结论不具有普遍性,【技法点拨】探究杠杆平衡条件的“两个”关键点(1)按“左偏右调,右偏左调”的原则调节杠杆平衡。(2)判断杠杆是否平衡时,对比力和力臂乘积的大小关系,而不是动力和阻力的大小关系。,【变式训练】(2015南充中考)如图是利用铁架台、带有均匀刻度的匀质杠杆、细线、数量足够且每个重力均为1N的钩码等实验器材探究杠杆平衡条件实验。,(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端较低,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)在A点悬挂三个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,需在B点悬挂_个钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向下拉,当杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的拉力为_N;若弹簧测力计仍在C点,改变拉力的方向,斜向右下方(如图中虚线方向)拉弹簧测力计,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将_(选填“大于”“等于”或“小于”)1N。,【解析】本题考查探究杠杆的平衡条件。(1)杠杆左端较低,为使其在水平位置平衡,应向右端移动平衡螺母,这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响,并便于测量力臂。(2)一个钩码的重是1N,设杠杆一个小格是L,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,3N2L=FB3L,解得FB=2N,即在B处挂2个钩码。若在C点竖直向下拉,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,3N2L=FC6L,解得:FC=1N;根据杠杆的平衡条件,如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右下方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。答案:(1)右(2)21大于,考点三杠杆平衡条件的应用【示范题3】(2015菏泽中考)用一杆秤称得物体的质量是2kg,如图所示。根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系,估测出秤砣的质量大约是_kg。,【解题关键】解答本题抓住以下关键:(1)估测动力臂和阻力臂的大小关系。(2)杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2。,【精讲精析】由图粗略测量知提纽到秤砣的距离约为提纽到秤钩距离的4倍,由杠杆平衡条件:F1l1=F2l2即:m1gl1=m2g4l1所以:m2=m1=2kg=0.5kg答案:0.5,【技法点拨】杠杆平衡条件的应用(1)求力:利用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2求动力或阻力的大小。(2)判断力或力臂的变化:根据F1l1=F2l2,通过一组力与力臂乘积的变化,判断另一个力或力臂的变化。(3)判断杠杆是否平衡:若F1l1=F2l2,杠杆平衡。若F1l1F2l2,杠杆向力与力臂乘积大的方向偏转。,【变式训练】(2015怀化中考)如图所示,一处于水