第五章第2节探究杠杆平衡条件.doc

个人收集整理 勿做商业用途年 级初二学 科物理版 本北师大实验版课程标题第五章 第2节 探究杠杆平衡条件编稿老师史江奎一校黄楠二校李秀卿审核王新丽一、学习目标：1。 从实验中得出杠杆平衡条件。2. 进一步认识杠杆，理解力臂的概念,会画力臂。3 应用杠杆平衡条件解决简单的实际问题。二、重点、难点：1。 从实验中得出杠杆平衡条件.2。 应用杠杆平衡条件解决简单的实际问题. 三、考点分析:基本知识要求为了解和理解层次杠 杆1。 杠杆2。 力臂的概念3。 杠杆平衡条件4。 运用杠杆平衡条件解决有关问题基本技能要求为“会”,即会画杠杆的力臂。常考题型:填空题、选择题、实验题,计算题分值在6分左右。一、杠杆：1。 定义:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明:杠杆可直可曲,形状任意.有些情况下,可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点.如:钓鱼竿、铁锹。2. 五要素-组成杠杆示意图。3. 研究杠杆的平衡条件:杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动.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：可以方便的从杠杆上量出力臂.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。写成公式为F1L1=F2L2，也可写成：F1 / F2=L2 / L1解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题时，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，最后确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等.)解决杠杆平衡时动力最小的问题：此类问题中阻力乘以阻力臂为一定值，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;动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。4。 应用：名称结 构特 征特 点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平、定滑轮说明:应根据实际情况来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆,当为了使用方便，需省距离时，应选择费力杠杆。知识点一：探究杠杆平衡的实验例1。 做“探究杠杆平衡条件”的实验前，发现杠杆的左端低于右端,应将杠杆左端的螺母向_移动，右端的螺母向_移动，才能使杠杆在水平位置平衡，当在A处挂2个钩码后(见下图），欲使杠杆平衡,应在B处挂 _个钩码；若拿掉B处钩码,改在C处用弹簧测力计沿_方向拉,当弹簧测力计示数为_N时才能使杠杆平衡.（各钩码质量均为50 g）思路分析：杠杆的平衡条件也被称为杠杆原理。科学家们早就对此做了大量的实验和研究,古希腊学者阿基米德首先总结出了杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂 即：F1L1=F2L2，我们可以用杠杆、铁架台、钩码、弹簧测力计等实验来验器材来验证这个原理。我们研究的是在一种特殊情况下，即杠杆处于静止状态时力与力臂间的关系，所以弹簧测力计一定要竖直向下拉，且一定要使杠杆水平静止。此时力臂都在杠杆上,只要知道杠杆横梁上有几个格就知道力臂大小了，这种方法非常方便。解答过程:右，右,4,竖直向上，2.94解题后的思考：使用弹簧测力计时若不是竖直拉，力臂就不在杠杆上。这样就需要测量其对应的力臂,是较麻烦的事。物理学中常以简单模型来研究复杂过程，把复杂问题简单化。例2。 在探究“杠杆的平衡条件”实验中，有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力动力臂阻力阻力臂。他们经过实验,获得了下述数据：动力F1/N动力臂L1/阻力F2/N阻力臂L2/4554于是，他们认为自己的猜想得到了验证，你认为他们的实验过程存在什么问题？ 思路分析：在探究“杠杆的平衡条件实验中，对实验次数有所要求，在求数值时测量一次就可以了，若是找关系结论则要进行3次至6次实验,中考中对实验要求为通过6次测量的数据来总结关系。解答过程：在这次实验中,“动力动力臂阻力阻力臂”，恰好与“动力动力臂=阻力阻力臂”数值一样，是巧合的结果。他们的实验过程存在操作次数少的问题，无法得出科学结论.首先应在表中添加两栏：F1L1和F2L2，并采用控制变量法，多次实验收集多组数据，比如采用下列方法进行实验：1、L1、 L2不变时，F2变大，F1也变大；2、F2 、L2不变时，L1变大,F1变小；3、F2、L1不变时，L2变大，F1也变大.计算后再比较它们的大小，不难发现：动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积十分接近。从而找出规律来.解题后的思考：支点选在杠杆重心处，可以不考虑杠杆自身重的影响；杠杆两端没有挂钩码之前,调节杠杆使之在水平方向平衡。请你回答：挂上钩码后，为了方便找力臂，杠杆最好在什么位置平衡？为什么？知识点二:平衡条件的应用例3. 如图所示，AOB为一杠杆,O为支点，杠杆自重不计，AO=BO，在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体，当AO段在水平位置时保持平衡，这时在B端需施加最小的力为F1；若使BO段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B端需施加最小的力为F2，则( ） A. FlF2 B。 F1F2 C. F1=F2 D。 无法比较思路分析:由杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂 即：F1L1=F2L2可知，第一次平衡时,在B端需施加最小的力为F1，力臂最大是OB，方向与OB垂直；第二次平衡时,在B端需施加最小的力为F2，力臂最大还是OB，但阻力G物升高，其力臂小于OA,它们的乘积变小了，与之相等的F2乘OB也变小，OB不变用力方向改变，则力的大小变小了。解答过程：B解题后的思考:由平衡条件找力臂变化，再判断力的大小的关键。请同学们思考下面两图中力F的大小问题。例4. 如图所示，密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一。当B端挂5N的重物G时，直尺的A端刚刚开始翘起，则此直尺受到的重力是 （ )A. 2。5N B. 5N C. 10N D. 无法确定思路分析：密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，阻力来自其重力，作用点在直尺的二分之一处。OB是全尺长的三分之一，当B端挂5N的重物G时，杠杆AOB的支点在O处。OA为全长的三分之二,G的作用点离O距离是三分之二减二分之一为六分之一。由杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂，可得出为10N。解答过程： C 解题后的思考：轻质杠杆可忽略自身重，但题中的机械重力为阻力,则不能不考虑.例5. 请同们思考下面两图中力F的大小.如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石头，若撬棒上C点受到的压力是1500N,且AD=6CD CD=2BC，则要撬动这块石头所用的最小力为：（ )A。 100N B. 150N C. 200N D。 250N思路分析：如图甲所示，以D为支点时，有AD=6CD，代入数据解得F=250N，故会错选D；然而本题是否用力下压杠杆时为最省力呢？不是，如图乙所示，当用力向上抬，以B为支点时，有动力臂AB，阻力臂BC，AB=BC+CD+AD，C点受到的压力是1500N，且AD=6CD CD=2BC，解得AB=15BC代入平衡公式F1L1=F2L2得F=100N。解答过程： A解题后的思考：由此可见，关于简单机械的习题并没有同学们想象中的那么简单，而是在简单之中暗藏玄机，稍不留意，就会掉入出题者精心设置的陷阱之中，应对之策是：认真审题。例6。 如图所示，托盘天平左盘放一水银槽，槽内放一托里拆利管，管外由铁架台固定，天平右端放砝码,天平处于平衡状态,若外界大气压增加，则（ )A。 左盘上升 B。 右盘上升 C。 仍平衡 D. 无法判断 思路分析：此题考查托里拆利实验及天平使用知识。天平平衡时,左、右盘所受的压力相等，左盘受到的压力为水银槽压力和槽内水银压力之和，右盘受到的压力是砝码对盘的压力，左、右盘都受大气压力。当外界大气压增大时，在托里拆利实验中，水银柱要上升，槽内的水银质量要减小,所以天平不再平衡，左盘受到的压力减小，故左盘上升,右盘下降。解答过程：A 解题后的思考：解题的关键是分析天平托盘受到的压力是否改变,两盘受到压力的改变是否相同。应当注意：天平左盘内为里拆利实验装置，其玻璃管由铁架台固定，管内水银柱相当于大气压压在部分液面上，即将水银槽水银面上方看成空气(大气）压在水银面上，所以水银柱的高、矮变化对托盘的压力没有直接影响,但水银槽内水银的多少会影响天平平衡.有同学可能会问,若玻璃管只是靠在铁架台的十字夹内,并未被夹子夹住,又该如何呢？在这种情况下,只不过是天平的左盘受到的压力又增加上了玻璃管的压力，可以由增加右盘砝码去平衡；而大气压变化不会影响玻璃管的压力，因此上述结论仍成立。学物理要重视学习方法的使用，除了实验、观察、思考外，还有一种思想是建立物理模型,它可以帮助同学们把复杂的问题化为简单的问题。请同学们体会下面的图形变化。将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如右图所示的模型.(1）可以看出它用到了杠杆的相关知识.其中O是_， 代表桥重和过往车辆等对桥产生的作用力。 （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。请分析其原因。一、预习新知：“一个人只要有足够的自信与执著，他总能成为他希望成为的人.当你满怀信心地对自己说：我会成功。这时，人生收获的季节离你就已不再遥远。” 希望大家看完教材后，能够联系周围的生活找到有关滑轮与杠杆相联系的问题，比如你能解释下面这句话吗？“定滑轮实质上是个等臂杠杆；动滑轮实质上是动力臂为阻力臂二倍的杠杆.”二、预习点拨:杠杆是生产、生活中最重要的一种简单机械，它也是滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基础.当你用一个定滑轮和一个动滑轮提升同一重物（钩码)时,思考回答下列问题：所用的拉力相同吗？用力方向一样吗？有更好的使用方法吗？你可以用什么方法区分定滑轮和动滑轮？（答题时间：45分钟)一、填空题1. 在如图所示的杠杆中，O是_，若设F1是动力，则F 2是_，OA是_，OB是_。2. 如图所示杠杆,在杠杆B点挂上一个重为8 N的物体，要使杠杆平衡，在A 端至少要加_N的力,力的方向是_.3。 在“研究杠杆的平衡条件”实验中：实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在_位置平衡，这样做是为了_。若发现杠杆左端低、右端高，这时应将两端的螺母都向_移。杠杆的支点通过杠杆的重心，这样做的目的是_。实验中,我们是根据测得的数据，通过计算_才归纳出杠杆的平衡条件是_4。 在下列机械中，（1）羊角锤(2）钓鱼竿(3）天平（4）钢丝钳（5）筷子（6）理发剪刀（7)瓶盖起子（8）铁匠剪刀（9）缝纫机的脚踏板（10)铡草用的铡刀(11）镊子（12）铁锹（13)道钉撬 它们中属于省力杠杆的是_属于费力杠杆的是_，属于等臂杠杆的是_。5。 如图所示,O为杠杆AB的支点OA:OB=2：3。物块甲和乙分别挂在杠杆AB两端，杠杆平衡。已知物块甲、乙体积之比为：,物块甲的密度甲=6。0103kg/m3 。则物块乙的密度乙=_kg/m3 。二、选择题1. 如下图中可视为费力杠杆的是（)2。 如图所示是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是( ）A。 B点是支点，液压杆施加的力是动力，货物的重力是阻力B. B点是支点，物体A放在车厢前部可省力C。 C点是支点，物体A放在车厢后部可省力D。 C点是支点，物体A放在车厢前部可省力3。 一根轻质杠杆，在其左右两端分别挂有200牛和300牛的重物时，杠杆恰好平衡.若将两边物重同时减少50牛,则杠杆(）A。 左端下沉 B. 右端下沉 C。 仍然平衡 D。 无法确定4。 观察图中的漫画“小小老鼠胜大象，并思考以下选项正确的是（ ）A。 老鼠的重力大于大象的重力 B. 老鼠的力臂大于大象的力臂C。 老鼠的力臂小于大象的力臂 D。 大象的重力与其力臂的乘积较大5. 如图所示，一个直杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在直杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中,力F大小的变化情况是（ )A。 一直增大 B。 一直减小 C. 先增大后减小 D。 先减小后增大6。 一杠杆在阻力F1与动力F2作用下平衡。如图5所示,若F1和 F2大小及方向均保持不变，将它们的作用点向支点移动相同的距离，则( ）A. 杠杆仍保持平衡 B. 杠杆向右倾斜C. 杠杆向左倾斜 D。 不能确定7。 如图6所示，杠杆OA可绕支点O转动，B处挂一重物G，A处用有一竖直力F。当杠杆和竖直墙壁之间的夹角逐渐增大时,为了使杠杆平衡，则( ）A。 F大小不变，但FGB. F大小不变，但FGC。 F逐渐减小，但FGD。 F逐渐增大，但FG三、作图题如图所示，前后两个人抬一个大而均匀的重木箱上楼。作出木箱的受力示意图以木箱重心为支点，画出每个力的力臂。比较两人用力情况F前_F后。（选填“”、“”或“=”）要使两人用力相等，应怎样抬?四、实验题1. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在_位置平衡，这样做是为了便于测量_;如发现杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向_调节，或将左端的平衡螺母向 _调节.如上图所示,是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0。5N，杠杆上每一格长5cm,部分实验数据已记录在下表中. 实验次数动力F1 / N动力臂L1 / cm阻力F2 / N阻力臂L2 / cm11。510121201031201。510（1）将表格中的实验数据补充完整。(2）小明的第3次实验存在错误，其错误是_.2. 小东想估测出某种油的密度油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如下图所示.下面是小东测出油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整.（1)用刻度尺测出OE的长度L0；（2）把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；(3）_；（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算油的表达式为：_。一、1。 支点、阻力、动力臂、阻力臂2。 4， 竖直向下 3。 水平，从杠杆上方便地读出或测量出力臂,右，使重力作用线通过支点,重力臂为0 ，不影响杠杆平衡条件，动力动力臂和阻力阻力臂 ,动力 动力臂=阻力阻力臂（F1L1=F2L2 ）4。 省力杠杆：(1）（4）（7）(8）（10）（13） 费力杠杆:(2）（5）(6）（9）(11）（12） 等臂杠杆：（3）5。 8.0103kg/m3二、1。 A 2。 C 3。 B 4。 B 5。 A 6。 B 7。 D 三、见图见图，F前F后将重木箱抬成水平状态四、实验题1。 水平 力臂 左 左（1） 15 2 (2）力臂不在杠杆上，应为15cm，再由杠杆平衡条件计算出大小2. （3）用刻度尺测出OD的长度L1；(4）r油r金