《6.5探究杠杆的平衡条件》课件11.ppt

1、6.5 探究杠杆的平衡条件,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

2、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

3、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

4、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

5、 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

6、力臂的乘积相等。 参考答案:动力动力臂=阻力阻力臂或F1L1=F2L2,5.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

7、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

8、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

9、 (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

10、,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

11、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=0.5N6=3 N;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

12、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

13、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 (

14、 ) 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G8L6G2L,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G8L= 2G4L,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G8L4G4L,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G8L2G6L,故D错误。故选B。,4.小林同学在农村老家发现

15、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)

16、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550 N。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 0.9 m+0.6 m=1.5 m,阻力臂(重力的力臂)为0.9 m,由杠杆平 衡条件F1.5 m=550 N0.9 m,解得F=330 N。 答案:1.5 330,6.(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

17、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