学案 　探究杠杆的平衡条件

第六章力和机械6．5探究杠杆的平衡条件核心提要1．物理学中，把能绕________转动的硬棒，叫做杠杆．例如________、________.2．杠杆绕着转动的点，叫做________；从________到________的距离叫做力臂；动力的力臂叫做________，阻力的力臂叫做________．3．杠杆在动力和阻力作用下处于________状态或匀速转动状态，叫做杠杆平衡．杠杆平衡的条件是__________________，用字母符号表示为____________________．4．生活中有三类杠杆(1)省力杠杆：动力臂L1________阻力臂L2；动力F1________阻力F2；省力但费________．例如________、________.(2)费力杠杆：动力臂L1________阻力臂L2；动力F1________阻力F2；费力但省________．例如________、________.(3)等臂杠杆：动力臂L1________阻力臂L2；动力F1________阻力F2；不省力也不费力，不省距离也不费距离．例如________．典例精练知识点1杠杆平衡条件例1如图所示，用裁纸刀裁纸．加在裁纸刀上的动力为F，支点在O点，请在图中画出动力臂并用L1标明．例2在“探究杠杆的平衡条件”的实验中．(1)在杠杆上挂钩码前，杠杆静止在甲图中的位置，为使杠杆水平平衡，应将右端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节．将杠杆调节水平平衡的目的是避免________对实验的影响和便于________．(2)乙图中杠杆恰好处于水平平衡，若在A处下方再挂一个相同钩码，为使杠杆保持水平平衡，则需将挂在B处的钩码向右移动________格．(3)若取掉乙图中挂在B处的钩码，改用弹簧测力计钩在C处对杠杆施加拉力，为使杠杆保持水平平衡，且弹簧测力计示数最小，则弹簧测力计对杠杆的拉力方向是________．(4)此实验多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是______________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)．例3一长直扁担长m，前端挂200N的货，后端挂300N的货，则肩膀应该位于离扁担前端________m处，才能使扁担平衡，平衡后肩受到的压力为________N．(不计扁担的重力)知识点2杠杆的作用例4在如图所示的四种剪刀中，正确使用时，属于费力杠杆的是()ABCD变式训练变式1如图所示,O为杠杆的支点,杠杆保持平衡．试画出作用在A点的最小动力F.变式2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．次数动力F1/N①________②________阻力臂L2/cm121(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_______________________________________________________________________.变式3如图是用道钉撬撬道钉的示意图．当道钉对道钉撬的阻力F2是4000N时，要把道钉撬起，需要的动力F1最小为(不计道钉撬重)()A．20NB．200NC．2000ND．20000N变式4如图所示的器具，属于省力杠杆的是()A.镊子B.独轮车C.托盘天平D.筷子分层训练基础巩固1．如图所示，大熊和小熊坐跷跷板．如果它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡时，下列说法正确的是()A．大熊和小熊的重力相等B．大熊和小熊到支点的距离相等C．他们各自的重力与各自的力臂的乘积相等D．以上说法都正确2．如图所示的杠杆，动力F的力臂是()A．ODB．OFC．OAD．OC3．图甲所示的杠杆是水平平衡的．如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，如图乙所示，则杠杆()A．右端下沉B．左端下沉C．要保持平衡应将左端的物体向右移动D．要保持平衡应在右端再加挂一个物体4．踮脚是一项很好的有氧运动(如图)，它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是()A．脚后跟是支点，是省力杠杆B．脚后跟是支点，是费力杠杆C．脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆D．脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆5．工人师傅用独轮车搬运砖块，车和砖块所受的重力G＝1200N，有关尺寸如图所示，工人师傅推车时，人手向上的力F的大小是()A．300NB．400NC．600ND．1200N6．如图所示的杠杆(自重和摩擦不计)，O是支点，A处挂一重为50N的物体，为保证杠杆在水平位置平衡，在中点B处沿________(选填“F1”“F2”或“F3”)方向施加的力最小，为________N.7．手机自拍已成为一种时尚．如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图，将自拍杆看作一个轻质杠杆，O点是支点．请在图中画出：(1)施加在A点最小的动力F1；(2)力F2的力臂L2.能力提升8．悬挂重物G的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置．若力施加在A点，最小的力为FA；若力施加在B点或C点，最小的力分别为FB、FC，且AB＝BO＝OC.下列判断正确的是()A．FA＞GB．FB＝GC．FC＜GD．FB＞FC9．如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力分别作用于水泥板的长或宽的一侧，欲使其一端拎离地面．下列对此情景的分析中，正确的是()A．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍B．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂比乙方法的短C．F甲作用于水泥板时，水泥板可看成是费力杠杆D．F乙作用于水泥板时，水泥板可看成是费力杠杆10.一根直杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一个重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图所示，在力F使直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中，力F的大小变化情况应是()A．一直在增大B．一直在减小C．先增大、后减小D．先减小、后增大11．如图所示，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为N)．下列说法正确的是()12．某同学用如图所示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且刻度均匀．当杠杆水平平衡后，在左侧第2格挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂________个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐________(选填“增大”“减小”或“不变”)．13．一根质量忽略不计的杠杆，支点为O，在A点悬挂一重为20N的物体G.为使杠杆在水平位置保持平衡，还要给杠杆施加一个大小为12N，方向竖直向上的拉力F2，请在图中画出：(1)拉力F1的力臂L1；(2)拉力F2的示意图．14．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的N重的钩码若干个．(1)如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节，直到杠杆在________位置平衡，目的是便于测量________，支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆________对平衡的影响．(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图乙所示，他们记录的数据为动力F1＝N，动力臂L1＝m，阻力F2＝1N，则阻力臂L2＝________m.(3)甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是_____________________________________________．(4)丙同学通过对数据分析后得出结论：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，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图丙的实验，此实验________(选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的，图丙实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重N，当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂________(选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂．培优训练15．如图甲为虎门大桥的示意图．“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁．(1)可以看出它用到了________的相关知识．其中O是________，________代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力．(2)为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当增加塔桥的高度．请分析原因：____________________________________________________．6．5探究杠杆的平衡条件----答案【核心提要】1．固定点开瓶器撬棒2．支点支点力的作用线动力臂阻力臂3．静止动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1L1＝F2L24．(1)大于小于距离开瓶器撬棒(2)小于大于距离理发剪刀钓鱼竿(3)等于等于托盘天平【典例精练】1．如图所示解析：力臂为支点到力的作用线的距离，作图时，沿动力F的方向作延长线即为动力的作用线，再过O点作出动力作用线的垂线，垂线段的长度即为动力臂L1.方法点拨：从支点到力的作用线的距离叫做力臂，分别用L1和L2表示．画力臂的方法：(1)找支点O；(2)沿力的方向画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(虚线，过支点作力的作用线的垂线)，标垂直符号；(4)标字母(双箭头或大括号)．2．(1)右杠杆自重测量力臂(2)1(3)竖直向上(4)寻找普遍规律解析：(1)调节杠杆在水平位置平衡时，杠杆右端偏高，右端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，此时力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响．(2)设一个钩码重为G，一格的长度为L；根据杠杆的平衡条件可得4G×2L＝2G×nL，解得n＝4，故应该将B处所挂钩码向右移动4－3＝1格．(3)阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件可知，当动力臂最大时，动力最小，力的作用点与支点一定，最大力臂为支点到力的作用点的距离，力应与杠杆垂直，即应竖直向上拉弹簧测力计．(4)探究杠杆平衡的条件时，多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普遍性，避免偶然性．方法点拨：研究杠杆的平衡条件：①实验前，应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡．这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响，可以方便地从杠杆上量出力臂．②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，公式为F1L1＝F2L2，也可写成eq\f(F1,F2)＝eq\f(L2,L1).3．500解析：将扁担当成杠杆，肩膀就是支点，设肩膀离前端距离为L，则肩膀离后端距离为－L，根据杠杆平衡条件得：200L＝300×－L)，解得L＝m．平衡后肩受到的力即为扁担和货物的总重力，即为500N.4．C解析：杠杆的分类可以借助日常生活经验，也可以根据动力臂与阻力臂的大小关系进行分析．在此题中，手柄可以理解为动力臂，刀口可以理解为阻力臂．A、B、D项图中的剪刀的手柄长，刀口短，为省力杠杆；C项中的则相反，为费力杠杆．方法点拨：根据杠杆的动力臂与阻力臂的大小关系，可以对杠杆进行如下分类.名称结构特征应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂撬棒、铡刀、羊角锤、钢丝钳、花枝剪刀费力杠杆动力臂