【本讲教育信息】
一、教学内容:
科学探究:杠杆的平衡条件
二、考点点拨:
1、知道什么是杠杆;能在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。
2、通过参与科学探究活动,能对杠杆平衡条件进行猜想与假设,并设计出验证方案,对获得的数字信息进行处理,得出杠杆平衡条件。这一部分往往会出现试验探究题目。
3、能够说出生活中杠杆的应用。比如镊子,钳子等等。熟悉杠杆的分类条件,能够利用杠杆的分类条件,将杠杆分类。
三、跨越障碍
1、杠杆
杠杆在生活中有很多的应用,比如开瓶器,扳手,剪刀,钳子,核桃钳等等,我们会发现它们都有一个共同的特点,总是能够绕着一固定点转动。
杠杆:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,物理学中叫做杠杆。
2、杠杆的五要素
支点:杠杆绕着转动的固定点。
动力:使杠杆转动的力。
动力臂:从支点到动力作用线的距离。
阻力:阻碍杠杆转动的力。
阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。
画力臂的方法是:
1)辨认杠杆,确定支点O;
2)画出力,将力的作用线用虚线延长(有时可不用延长);
3)从支点向力的作用线作垂线,标垂足,垂线要用虚线;
4)用大括号标明力臂的范围,在旁边标上字母L1或L2
例1、作出动力臂和阻力臂
例2、如图甲所示,杠杆OA处于平衡状态,在图中分别画出力F1和F2的力臂l1和l2。
点拨:画力臂时必须注意力臂是“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”。(如图乙所示)
3、杠杆的平衡条件
杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,我们就说杠杆平衡
那么杠杆的平衡满足什么条件呢?
科学探究:杠杆的平衡
a. 提出问题:杠杆平衡时,动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?
b. 学生猜想与假设
猜想出它们之间可能有的关系.比如力臂相加减,乘除等等。
c. 学生制定计划与设计实验(如图)
思考:
为什么要使杠杆调至水平平衡?
调节平衡时,平衡螺母如何移动?
d. 进行实验与收集证据
实验 序号 |
动力 F1/N |
动力臂 L1/m |
阻力 F2/N |
阻力臂 L2/m |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
e. 交流与合作
同学进行讨论、交流与猜想,进行对比最后得出结论:
杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂
F
例3、杠杆的平衡条件是 .如图所示杠杆处于平衡状态,则L1= L2如(每个钩码的重力相等).
点拨:杠杆的平衡条件
F
此时我们发现两边钩码对杠杆拉力的关系
所以可以很容易确定两力臂之间的关系
答案:F
例4、在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)首先,调节杠杆两端的 ,使杠杆两端在不挂钩码时,保持水平并静止,达到 状态。
(2)如图所示,杠杆每格长度相同,杠杆的a处已挂着2个0.5N的钩码,要使杠杆平衡,则应在杠杆的 处,挂上 个0.5N的钩码。
答案:(1)平衡螺母,平衡 (2)b(或c或e),4(或2或1)
例5、如图是小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。
(1)请你在图中画出钩码受到重力G的示意图和此时杠杆受到动力F1的力臂l1;
(2)现在小华同学想使杠杆在水平位置平衡,以便测量力臂,她可以采取的做法是:
(写出一条即可);
(3)下表是小华得到的一组实验数据,由此她得出 “动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。你认为她的实验结论是否正确?如果不正确,造成错误的原因是什么? 。
动力 |
动力臂 |
阻力 |
阻力臂 |
|
|
|
|
答案:(1)图略。 (2)增大拉力(弹簧测力计向左移动、钩码向左移动) (3)不正确;因为只测量了一组数据,具有偶然性(不能得出普遍规律),不同的物理量不能相加
4、杠杆的分类
杠杆在生活中应用很广泛,比如剪刀,钳子,筷子,钉锤,跷跷板,独轮车,钓鱼竿等等。但是我们发现有些杠杆用起来比较省力(钉锤,独轮车),有些却比较费力(钓鱼竿)。这实际上就是说明有省力和费力杠杆。
根据杠杆的平衡条件:F
发现当动力小于阻力时杠杆省力,此时L1>L2
当动力大于阻力时是费力杠杆,此时 L1<L2
当动力臂等于阻力臂时为等臂杠杆,此时L1=L2
所以区分杠杆时可以根据力臂的大小。
例6、甲所示的钢丝钳,其中A为剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴(支点),图乙为单侧钳柄及相连部分示意图,请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2 。并确定杠杆是否省力。
点拨:动力作用在B点,方向竖直向下,阻力作用在A点,方向竖直向下。表示F1的线段应比表示F2的线段短一些,因为钢丝钳是省力杠杆。(如图丙所示)
例7、要剪开较硬的白铁皮,下图中哪种剪刀最合适(C)
例8、下列杠杆中,属于费力杠杆的是( BC )
点拨:根据杠杆的分类条件,确定力臂的大小即可。所以首先应确定支点,大体的画出力臂就可以了。
四、本节小结:
杠杆的平衡在中考中不会出现过于难的问题,一般会考查到杠杆的平衡和杠杆的分类。同学们只要记住了杠杆的平衡条件,相应地也就记住了如何区分杠杆。本节内容要求同学们要对生活的实际问题多加注意和思考。
【模拟试题】(答题时间:60分钟)
一、选择题:
1、如图所示的简单机械,在使用中属于费力杠杆的是 ( )
2、如图所示杠杆,O是支点,杠杆质量不计,在A、B两端分别挂上质量不等的甲、乙两物体(甲的质量大于乙),此时杠杆平衡,下列情况中能使杠杆重新平衡的是( )
A. 将甲乙两物体向支点移动相同的距离
B. 将甲乙两物体远离支点移动相同的距离
C. 在甲乙两端分别挂上质量相等的物体
D. 在甲乙两端分别挂上与甲乙等质量的物体
3. 如图所示,人的前臂可视为杠杆,当曲肘将茶杯向上举起时,下列说法中正确的是( )
A. 前臂是省力杠杆 B. 前臂是费力杠杆
C. 前臂不是杠杆 D. 无法确定
4、如图所示是一个指甲刀的示意图;它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成,用指甲刀剪指甲时,下面说法正确的是( )
A. 三个杠杆都是省力杠杆;
B. 三个杠杆都是费力杠杆;
C. ABC是省力杠杆,OBD、OED是费力杠杆;
D. ABC是费力杠杆,OBD、OED是省力杠杆。
5、如图是开汽水瓶盖工具的受力示意图,其中正确的是图 ( )
6、在下图中,O为支点,力臂最长的力是 ( )
A. B. C. F3 D. F4
7、如图所示,用力F将球形重物滚上台阶时,可以把它看成一个杠杆,那么 ( )
A. 它的两个力臂相等
B. 这杠杆的支点是球心O点
C. 这杠杆的支点是球与地面的接触点
D. 这杠杆的支点是球与台阶的接触点
二、填空题
1. 从支点到阻力作用线的垂直距离叫______________.
2. 把重为2牛和12牛的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时,两力臂长度之比为___________. 若在2牛的物体上再加上2牛的重物,要使杠杆平衡,则应在12牛的重物上加_______牛的重物.
3. 杠杆的平衡状态是指它处于_______状态或_______状态.杠杆的平衡条件是____________________,写成公式形式为____________________.
4. 如图所示,当支架上刻度相等的杠杆处于静止状态时,弹簧秤的示数为29.4牛,则每个钩码的质量是________.若把弹簧秤移至D处竖直向上拉杠杆,使杠杆平衡,此时弹簧秤的示数为________牛.
三、作图题
画出如图所示实物中的杠杆受力示意,其中要求拔钉子的力最小,路灯吊杆的自重不计,且标出杠杆的支点、动力臂、阻力臂.
【试题答案】
一、选择题
1、A 2、D 3、B 4、C 5、A 6、C 7、D
二、填空题
1、阻力臂 2、6:1 12 3、静止 匀速直线运动 动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂 F
三、作图题
略