4.1B杠杆的平衡条件—沪教(上海)版八年级物理下册学案

1、第四章4.1b 杠杆的平衡条件学习目标1 .理解杠杆的平衡；2 .理解杠杆的平衡条件；3 .通过动手实验，探究杠杆的平衡条件，学会列表收集数据，分析数据，得出结论，锻炼 科学探究的能力.4 .说出杠杆的平衡条件，能用杠杆的平衡条件判断杠杆是否平衡并进行有关计算.知识解读1 . 杠杆的平衡状态杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。有的同学会错误的认为只有当杠杆在 水平位置静止时才处于平衡状态，其实只要杠杆静止，无论水平与否，均处于平衡状态，当 然，当杠杆匀速转动时，如风扇的扇叶匀速转动，也是平衡的。2 . 杠杆的平衡条件：当杠杆处于平衡状态时，通过实验探究，可以知道杠杆满足的平衡条件为：动

2、力X动力臂 =阻力x阻力臂写作：Fi Li=F2 - L2,或F2LiFiL2说明：动力臂 Li是阻力臂L2的几倍，动力 Fi就是阻力F2的几分之一。概念辨析1 .为什么实验前要调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡？实验过程中，当杠杆水平静止时，且作用在杠杆上的力为竖直方向时，力臂恰好与水平杠 杆重合，这样我们就可以直接从右刻度的杠杆上读出力臂的数值。2 .实验前如何调节平衡螺母？如图1所示，实验前要调整杠杆在水平位置平衡，可以进行的操作是把左面的A螺母向右调，或将右边的 B螺母向右调。仔细体会，我们发现有这样一个简单的方法判定：不管左边还是右边的平衡螺母，虹杆1 哪一边高就往哪一边调。实验指导

3、实验：探究杠杆的平衡条件1、实验目的：探究杠杆的平衡条件2、实验器材：带有刻度的杠杆、铁架台、测力计、钩码和线3、实验步骤：(1 )调节平衡螺母，如图2所示，使杠杆在水平位置平衡。(2 )用线系着钩码，分别挂在杠杆两侧，调节到杠杆在水平位置再次平衡，如图示，记录此时的动力、阻力、动力臂、阻力臂的数值，填入表中。(3 )改变钩码个数和位置，使杠杆再次平衡。记录数据填在表中。共做4组。实验 序号动力Fi（牛）动力臂l i （米）动力x动力臂Fi l i （牛米）阻力F2（牛）阻力臂12 （米）阻力X阻力臂F2 1 2 （牛米）1234图2图3（4）用线系着钩码，分别挂在杠杆一侧，在同一侧用测力计竖

4、直向上拉，使杠杆达到水平位置平衡，如图 4所示，以测力计拉力为动力Fi,钩码的重力为阻力 F2,记录数据在下表5所示，再次重复实验，记录数据。共做2组。中。改变钩码的个数和位置，如图图1 T T一图 5据，得出结论：杠杆的平衡条件是: 注意事项2.3.实验 序号动力Fi（牛）动力臂11 （米）动力x动力臂Fi 1 i （牛米）阻力F2（牛）阻力臂12 （米）阻力X阻力臂F2 1 2 （牛米）I2公式4、分析 实验在安装杠杆时，要注意检查杠杆是否与支架碰触，尽量减小摩擦，可以提高实验的准确 性。实验前调节平衡螺母使杠杆水平位置平衡后，在实验过程中，不能再调节平衡螺母。在实验步骤 4中，拉弹簧秤时

5、应注意竖直方向，不能斜拉，否则读出的支点到拉力作用 点的距离不等于该力的力臂，造成错误。【经典例说】【例1】在“研究杠杆的平衡条件”的实验中，首先把杠杆的中点支在支架上，调节,使杠杆在水平位置上平衡。这是为便于 。实验中需要测定的物理量是动力、 、阻力臂。实验结论是 ,即 Fili= 。【思路点拨】实验题主要考察实验操作的过程，要求对实验过程中的关键步骤不仅会操作，而且知道其原因。其次要记住和理解实验结论。【解答】本题正确答案为：平衡螺母；直接在杠杆上读出力臂的大小；阻力；动力臂；当杠杆平衡时，动力X动力臂=阻力X阻力臂；Fil2。【例2】如图所示，曲杆B点挂重物G,求作用于 A点且使曲杆在图

6、示位置平衡的最小力的方向（设杆平衡时在图示位置静止）。1；0A图例题2图Fi F【解答】由Fi Li = F2 L2得：Fi = 2。式中,LiFi、L2可视为确定值，故只有在 Li取得最大值时，Fi方取得最小值。由图中几何关系分析可知,Li的最大值即为 OA连线的长，因此所求最小力 Fi的方向为：过 A点且与 OA连线垂直向下。【点拨】作用在杠杆上某一点的若干个力的力臂中，最大的力臂为支点到该点的连线，当然最小的力一定在垂直于该连线的方向上。【举一反三】如下图所示，在杠杆的处于平衡.那么（）A. F i最小；B. F 2最小C. F 3最小；D.三个力一样大。本题正确答案为BB点分别阴髀F2

7、、F3三个力提起重物时，均能使杠杆【例3如图所示，独轮车车斗和车内的煤受到的总重力为 点.车轴为支点，将车把抬起时，作用在车把向上的力是多少牛 【思路点拨】分析此题，关键是把独轮车看成一个杠杆，为支点，OA为阻力臂；手所在的位置是动力作用点，动力的方向竖直向上，从 。点作动力作用线的垂线段为动力臂，动力 臂为30 cm+i00 cm=i30 cm .这样，我们可利用杠杆平衡公式 Fi Li=F2 L2 ,求出人作用在车把上的动力。【解答】: Fi Li=F2 L2900 N ,可视为作用于 A。点例题3图 Fil2 FF 2 li30cm100cm 30cm900N 208N【例4】如下图所示

8、，把铁棒的一端用轴固定在竖直墙面上，在杆的另一端加一个始终跟铁棒垂直的力 F ,使铁棒绕轴转动，在铁棒从图示位置顺时针缓慢转动到水平位置过程中，力F的变化情况是（）A.保持不变B.先变小后变大例题4图C.逐渐变大D.逐渐变小【思路点拨】铁棒在力的作用下绕固定轴转动，相当于一根杠杆。外力F是动力，铁棒的重力是阻力.铁棒重心的位置不变化，在铁棒转动过程中，力F的力臂始终不变 （垂直铁棒）；重力大小保持不变，但重力的力臂不断变大。铁棒在转动过程中FL=GLgF=LG G.由于Lg变大，L、G保持米线 许长博专的过程L中F变大.【解答】本题正确答案为C【例5】一条扁担长 1.2米，左端系 100牛的重

9、物，右端系 50牛的重物，肩头应担在距左端多少米处，才能使扁担水平平衡？【思路点拨】扁担可视为一根杠杆，支点为肩头，因扁担水平平衡，且两力均竖直向下，支点两端长分别为两个力臂，用杠杆平衡条件可求解。【解答】Fi=100N,F2=50N,设肩头距左端 Li,扁担长 L ,则距右端L2=L-Li,由平衡条件x 1.2m=0.4mF1L1=F2L2=F2(L-L 1)，故:L1=F2L=50NF1 F2(100 50)N跟踪训练一、填空题1 .杠杆平衡是指杠杆处于 状态或 状态，杠杆的平衡条件是2 .用杠杆撬重物，已知阻力臂是动力臂的四分之一，那么要撬起600牛的重物，动力应为牛。3 .如图所示为使

10、杠杆平衡，F1、F2、F3三力分别作用在 A点，其中 最小。第方亍田图第4题图4 .如图所示，为了使车轮越过障碍物，在沿轮胎的边缘和方向不同的作用力，最省力的作用在 点。5 .用动力臂 150厘米、阻力臂 30厘米的撬杠撬起 3000牛的石头，所用的动力至少要 牛。6 .有一根杠杆长 0.4米，左端挂50牛的物体，右端挂 150牛的物体，要使杠杆平衡，支点 应距左端 米。、选择题.如图所示，杠杆水平位置静止，若将两边的祛码数都增加到原来的三倍，则杠杆)A .左端降低，右端升高C .保持水平不动第7题图.如图所示的杠杆在水平位置处于平衡状态,要使杠杆重新恢复到水平位置平衡，则必须若在(D)个同样

11、的钩码,右端降低，左端升高A.在B.在C.在D.把(A) B) C) D)始终保持平衡 蜡烛燃烧过程中 不能保持平衡， 不能保持平衡，A端逐渐上升，待两边蜡烛燃烧完了以后，才恢复平衡A端逐渐下降 B端逐渐下降B处钩码下再加挂一个同样的钩码B处钩码下再加挂一个同样的钩码并移到B处钩码下再加挂一个同样的钩码并移到B处钩码移到 C处B端放一支蜡烛，在 AO勺中点C上放两9 .如图,粗细均匀的直尺 AB,将中点 O支起来，在支蜡烛，如果将三支完全相同的蜡烛同时点燃，它们的燃烧速度相同.那么在蜡烛燃烧的过程中，直尺A B将第10题图第9题图10 .如图所示，一直杆可绕O点转动，杠杆下端挂一重物，为了提高

12、重物，用一个始终跟杠杆垂直的力 F使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中力F的大小()(A )始终不变(B )先变大后变小(C)先变小后变大(D)逐渐变大三、计算题11 .某同学用长 1.8 m的扁担挑水，甲桶重为200 N ,乙桶重为 160 N ,问甲桶应距人肩多远扁担才能平衡？12 .用杆秤称物体时，杆秤处于如图所示的平衡状态，已知提钮到秤钩A的距离为5厘米,提钮到秤锤 B的距离为25厘米。（1 ）求物体受到的重力为多少？。（杆秤重力不计 ）4r25座* _（2）若用此秤称重力为30牛的物体，求提钮到秤锤的距离为多少？-由加。牛口/ 第12题图四、实验题13、根据“研究杠杆平衡条

13、件”的实验，完成下列填空：（1 ）某同学在调节杠杆水平位置平衡时，发现杠杆的右端翘起，他可以调节右端的螺母，使它向移动，或者调节左端的螺母，使它向 移动（选填“左”或“右”），直到杠杆在 上平衡。（2 ）操作时，先把钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的,或者钩码在杠杆上的，使杠杆。（3 ）下表是该同学在实验时测得的三组数据，请在表格的空白处再设计两项内容，并将计杆在水平位置 平衡（选填“能”或“不能”算结果填上，然后由此结果归纳出杠杆的平衡条件：。实验 序号动力F1（牛）动力臂l 1 （米）阻力F2（牛）阻力臂12 （米）阻力x阻力臂F2 1 2 （牛米）125110236293410854 4

14、 ）如图所示，如果竖直作用在杠杆的弹簧秤拉力第13题图答案一、 填空题1 .静止；匀速转动；动力x动力臂=阻力 X 阻力臂（或 F1 L1=F2 L2 ）。2 . 150。5. 600 。选择题2格=12。右边3 （个钩码）C 。7. C左右两边各增大 3倍后，比较左边 6 （个钩码）XX 4格=12。两边的转动效果相同，所以保持不动；选8. D当左右两边钩码数X格数相同时，杠杆水平平衡，据此选D。9. . A蜡烛燃烧速度相同，假设杠杆右边蜡烛燃烧一半，杠杆右边两支蜡烛也燃烧一半，两边力X力臂的乘积仍相同，所以保持不动，据此选A。10. D旋转过程中，G的大小不变，但 G的力臂L2在逐渐变大；

15、F的力臂Li不变，要使F和Li的乘积始终等于 G X L2 , F就要逐渐增大，所以正确答案为D 。计算题11 .解：F1=200N,F2=160N,设甲桶距肩头L1,扁担长 L ,则距右端L2=L-L1 ,由平衡条件F1L产F2L2=F2（L-L 1）,故：F2160NL1=2 L=- x 1.8m=0.8mF1 F2（200 160）N答：甲桶应距人肩 0.8米时扁担才能平衡。12 .解：（1）因为 F1L1=F2L2所以 F2= F1L1/ L2 = 25cm X 10N / 5cm = 50N答：物体受到的重力为50牛。2L2L2/ F1=30N X 5cm/ 10N=15cm答：距离为15厘米。四、 实验题13. （ 1 ）右；