资源简介

(共37张PPT)
6.5 探究杠杆的平衡条件
第六章 力和机械
知识点
杠杆
知1－讲
1
1. 杠杆
实例
共同 特征 1. 硬棒；2. 能绕固定点转动。
知1－讲
1. 定义 物理学中，把在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒)，叫做杠杆。
2. 杠杆的五要素
知1－讲
3. 力臂的画法
步骤 画法 图示
(1)确定 支点 假设杠杆转动，杠杆上不动的点即为支点
(2)画出力的作用线 从动力、阻力作用点沿力的方向(或反方向) 分别作直线，即为动力和阻力的作用线
(3)画出 力臂 从支点到力的作用线作垂线，支点到作用线间的距离即为力
知1－讲
物理思想
杠杆是从具有复杂外形的机械中抽象出来的理想模型，其本质是一根可以绕固定点转动的硬棒。
知1－讲
知识链接
动力和阻力是相对而言的，如坐跷跷板的双方，以其中一方为动力，另一方就为阻力；如人使用杠杆类机械工作，则人对杠杆的力默认为动力。
知1－练
例 1
[模拟·洛阳]皮划艇运动员在洛阳凌波湖湖面上来回穿梭，训练的同时也成了一道风景。如图1 所示，运动员一手支撑桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆。下列的船桨模型中正确的是( )
知1－练
解题秘方：杠杆的支点即杠杆围绕转动的点。当人向后划桨时，桨的上端为支点，人给桨的力向后，水给桨的力向前。
答案：A
解析：由题意可知，一手撑住桨柄的末端为支点，另一手给桨向后的力，这时作用在桨下端的水给桨一个向前的力，使船前进，故只有选项A 符合题意。
知1－练
1. [新趋势真实情境模拟·沈阳]如图所示，生活中的剪刀可看成杠杆，O 为支点，画出图中动力F1 的力臂L1， 并在A 点画出阻力F2 的示意图。
解：如图所示。
知2－讲
知识点
探究杠杆的平衡条件
2
1. 杠杆的平衡状态：杠杆静止不动或杠杆绕支点匀速转动。
实验操作
现象分析 静止 匀速转动
知2－讲
2. 探究杠杆的平衡条件
【提出问题】杠杆怎样才能平衡？
【猜想与假设】杠杆的平衡可能与力和力臂的大小有关。
【设计实验与制订方案】
调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再次水平平衡，将实验数据记入表格；
知2－讲
改变钩码的数量与位置，使杠杆再次水平平衡，将实验数据记入表格。
【获取数据与处理信息】
实验 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/m 阻力臂 L2/m 阻力臂L2/cm
1 0.5 0.4 0.2 0.2
2 1 0.4 0.4 0.4
3 1.5 0.4 0.3 0.6
知2－讲
【分析与论证】杠杆的平衡条件：动力× 动力臂= 阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。
知2－讲
关联思考为什么要进行多次实验？
关联结果
本实验多次实验的目的是探求普遍规律。
知2－讲
实验点拨
(1)在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡，目的是要保证杠杆的总重力乘其力臂为零，同时也为了实验时方便在杠杆上直接读出力臂。
(2)挂钩码后，不能再动平衡螺母。
(3)读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的大小。
知2－练
[模拟·周口]在探究杠杆的平衡条件的实验中：
例 2
解题秘方：每一个探究实验都包括实验前的准备工作、实验过程以及实验完成后的反思与交流，每个过程都同等重要。
知2－练
(1)小明发现杠杆没有在水平位置平衡，于是进行了调节。这一调节过程的目的是使杠杆自重对杠杆的平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为_________。
解析：实验前调节杠杆水平平衡的过程，是为了使杠杆的重力不对杠杆平衡产生影响，这时杠杆重力的力臂为0
0
知2－练
(2)实验过程中，小明给杠杆两端挂上不同数量的钩码后，发现杠杆左端低右端高(如图2 所示)，此时小明应进行的下一步操作是向______移动右端的______，使杠杆重新在水平位置平衡，再读出相应的数据。
小明总是选取杠杆的水平平衡状态进行
实验，其原因主要是______________ 。
右
钩码
便于读出力臂
知2－练
解析：实验过程中，小明给杠杆两端挂上不同数量的钩码后发现杠杆左端低右端高，此时他应进行的下一步操作是增大右端力臂，向右移动右端的钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，再读出相应的数据；杠杆水平平衡，此时支点到力的作用点距离即为力臂，可以从杠杆所标的刻度直接读出力臂。
知2－练
(3)实验结束后，通过分析数据，同组的小强指出：杠杆的平衡条件也可以是“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”。小明想了想对小强进行了如下的理论分析：“力和支点到力的作用点的距离”只包括了影响力的作用效果的两个因素，没有包括力的______这一因素，所以小强的结论不对。
方向
知2－练
解析：小强的结论是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，小明对小强进行了如下的理论分析：“力和支点到力的作用点的距离”只包括了影响力作用效果的两个因素，没有包括力的方向这一因素，所以小强的结论不对。
知2－练
(4)为了使小强信服，小明取下一侧的钩码，用弹簧测力计_______杠杆，使杠杆在水平位置平衡，读出此时弹簧测力计的示数，并用刻度尺测出力臂的大小，进行对比。
斜拉
知2－练
解析：小明取下一侧的钩码，用弹簧测力计斜拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，测出此力的力臂，记下弹簧测力计的示数，进行对比。
知2－练
2. [跨学科 学科综合]小明用如图所示装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。
知2－练
(1)安装好装置后，杠杆位置如图甲所示，为使其在水平位置平衡， 应将平衡螺母向______调节。
(2)如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A 处悬挂3 个钩码，每个钩码重0.5 N，如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，拉力最小时，
大小为______N。
右
2
知2－练
(3) 得到实验结论后， 利用图丙所示装置， 轻质杠杆可绕O点转动，A 点悬挂一重物M，B 点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止。
知2－练
保持F 方向不变，F 的力臂记为L，改变B 点位置，F 与的关系图像为图丁中的①；将M 从A 移至P， 再重复上述步骤，则它们的关系图像为图丁中的______(填“①”“②”“③”或“④”)。
④
知3－讲
知识点
杠杆的分类
3
1. 杠杆的分类 根据动力臂和阻力臂的关系，可将杠杆分为三类：省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆。
知3－讲
实验 操作 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆
示 意 图
2. 三类杠杆的比较
知3－讲
实验操作 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆
力臂关系 L1>L2 L1=L2 L1力的关系 F1F2
特点 省力，但费距离 不省力也不费力，不省距离也不费距离 费力但省距离
应用 钢丝钳 天平 镊子
知3－讲
关联思考(1)费力杠杆也有存在的必要吗？
关联结果
有，人们使用费力杠杆可以省距离，比如筷子、钓鱼竿的使用。
知3－讲
(2)一根杠杆会不会因为使用方法的不同而完成省力杠杆和费力杠杆之间的“角色转换”？
关联结果
有些杠杆由于使用方法的不同，可能省力，也可能费力，如使用如图3所示的剪刀，若动力
F1不变 ，被剪的物体置于a处时，剪刀是
省力杠杆，被剪的物体置于b处时，剪刀
是费力杠杆。
知3－讲
(3)人体内也有很多杠杆，你能举出一个例子吗？
关联结果
人体内的关节，如肘关节、腕关节等均为杠杆。
知3－练
[新趋势真实情境中考·自贡]如图所示的工具在正常使用过程中，属于省力杠杆的是( )
例 3
解析：食品夹的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故A 不
符合题意；筷子的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故B 不符合题意；核桃夹的动力臂比阻力臂长，是省力杠杆，故C符合题意；镊子的动力臂比阻力臂短，是费力杠杆，故D 不符合题意。
知3－练
解题秘方：杠杆类型是由动力臂与阻力臂的大小关
系决定的。动力臂比阻力臂长的是省力杠杆。动力臂比阻力臂短的是费力杠杆。动力臂和阻力臂相等的是等臂杠杆。
答案：C
知3－练
3. 如图所示是人的手臂骨骼与肌肉的生理结构示意图，实质上可将手臂看成一个杠杆。当手中托的物体静止时，物体对手的压力可看成对杠杆的阻力，肱二头肌收缩产生的力可看成对杠杆的动力，
从图中可看出人的手臂实质
上是一个______杠杆。
费力
杠 杆
杠杆
定义
能绕固定点转动的硬棒
平衡条件
F1L1=F2L2
分类
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆

展开更多......

收起↑