第十一章 简单机械和功第1节 杠杆课时1 杠杆及其平衡条件1.知道什么是杠杆,能从常见的工具中辨认出杠杆。2.理解力臂的概念,会画杠杆的 力臂。3.理解杠杆的平衡条件,能通过实验探究总结出杠杆的平衡条件,会用杠杆的平衡条件解题。“给我一个支点,我可以撬动整个地球。”— —阿基米德一、认识杠杆以上三个图片的共同特点是什么?思 考(1)都受到力的作用;(2)都绕固定点转动;(3)都比较坚硬(不易发生形 变)。杠杆:物理学中,将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。1.生活中的杠杆用起子开瓶盖用羊角锤拔钉用钓鱼竿钓鱼古代的杠杆 A.支点(O)B.动力(F1)C.阻力(F2) D.动力臂(l1)E.阻力臂(l2)OF1F22.杠杆的五要素深度剖析(1)杠杆的 支点一定在杠杆上,可以在杠杆的任意位置。(2)动力的作用点:动力在杠杆上的作用点。 阻力的作用点:阻力在杠杆上的作用点。( 3)力臂是支点到力的作用线。(4)当力的作用线垂直于杠杆时,力臂与杠杆重合;当力的作用线不垂直于杠杆时,力臂与杠杆不重合;如果力的 作用线恰好通过支点,则力臂为零。(5)动力和阻力是杠杆受到的力,而不是杠杆对别的物体施加的力。3.杠杆力臂的画法杠杆力臂的画法如下 :(1)确定支点(4)标出力臂(2)画作用线(3)作垂直线段F1OL1L2F3L3F2力臂的三种表示方式L2L1(1)找出支点的位 置(3)从支点作动力、阻力作用线的垂线(2)确定动力、阻力作用线(4)标垂足,定力臂 画出图中杠杆各力的力臂F1F2L1L2F1F 2L1OL2O练一练典例分析:二、杠杆的平衡条件【探究目的】 探究杠杆的平衡条件【猜想与假设】 杠杆的平衡条件可能与作用力的大小及 力臂有关 杠杆平衡:杠杆在力的作用下保持静止状态或匀速转动状态。·【制定计划与设计实验】注:(1)实验开始前调节平衡螺母的原则是哪 边高向哪边调(2)实验过程中,不能再调节平衡螺母,只能改变钩码的数量1. 杠杆两端设置两只可调节的螺母,能起什么作用?作用是调节杠 杆,使杠杆在水平位置平衡思考与讨论2. 要求杠杆在水平位置平衡的目的是什么呢?目的是使杠杆的重心落在支点上,消除杠杆自重的影响;因 为这样就能便于从杠杆上直接读出或量出力臂的数值。3. 多次实验的目的是什么呢?多次实验的目的是避免实验结论的偶然性【实验过程】点击 播放视频Ol1l2F1F2F1l1与F2l2之间有什么样的关系呢?思 考【实验表格】杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂 用字母表示为: F1l1=F2l2【结论】当杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。【分析与论证】在已平衡的杠杆 两边分别挂上不同数量的钩码(每个质量相等),杠杆仍然平衡,如图所示,则:(1)左右力臂L1:L2 =______· (2)在两边钩 码下同时加挂一个同样的钩码,杠杆______(填“能或不能”)平衡? _______边下降?1:2不能右 (3)若使杠杆再次水平平 衡,可在 ____边的钩码下再挂 ___ 个钩码?左1例1.典例分析·(4)若使再次平衡的杠杆两边同时去掉一个钩码,则 ___ 边 将下降。左(5)利用本装置探究杠杆平衡条件时需要记录多组数据,这样做的目的是在于______________ _。多次测量,寻找普遍规律右便于从杠杆上直接读出力臂不能4右端下沉A小于0.51.定义:一根硬棒,在力的作用下绕着固定点 O转动。2.五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂3.力臂的画法 :(1)找支点O (2)画力的作用 线(虚线) (3)画力臂(过支点作力的作用线的垂线) (4)标力臂 4. 探究杠杆平衡的实验:(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动 (2)实验前:应调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水 平位置平衡。 目的:可以方便地从杠杆上读出力臂。(3)结论:杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式:F1l1 =F2l2 1.如图,一轻质杆OA一端固定在竖直墙上,可绕O点转动,已知0A=0.3 cm,OB=0.2 cm,在A点处悬挂一重 物G,质量为2 kg,若在B处施一竖直向上的拉力F,使杠杆在水平线上平衡,此时拉力F为多少? 答案:10N2.如图,OB=2BA, 物体重为60 N,不计杠杆自身重力,绳与杆的夹角为30 ℃,则绳的拉力为多少?答案:80N3.如图,杠杆上标有刻度,GB=5 N, GA=8 N,杠杆水平平衡时,A物体对杠杆的拉力是多少牛顿?此时A物体受到地面对它的支持力为多少?答案:A物体对杠杆的拉力是6.2 5N;此时A物体受到地面对它的支持力为1.75N生活中的剪刀剪刀(如图)是生活中常见的工具,它也是一种杠杆.你是否注意到,同行业的 人所用的剪刀各有特点?裁缝用的剪刀刀刃比平常家用剪刀的刀刃长得多,完成一次剪裁动作可以裁剪较长的布料。理发师用的剪刀手柄比较短,他 们剪发时手的动作幅度较小,可提高剪发的频率。剪铁皮的剪刀,其动力臂比阻力臂长,只要用较小的力,就能把坚硬的金属片剪开。园艺师使用的剪刀有很多种,请你调查一下,园艺师使用了哪些剪刀?它们各有什么特点?为什么这样设计? |
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