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1、杠桿 杠桿的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是杠桿,能從常用的工具中辨認(rèn)出杠桿。2.理解力臂的概念,能在實例中確認(rèn)并畫出動力臂和阻力臂。3.會用實驗進(jìn)行研究,并歸納出杠桿的平衡條件。理解杠桿的平衡條件。4.理解省力杠桿的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn),能用來解釋簡單的實際問題。6.理解費(fèi)力杠桿的特點(diǎn),能用來解釋簡單的實際問題。7.理解等臂杠桿不省力也不費(fèi)力的原因。8.知道天平是個等臂杠桿以及它的稱量原理。知道秤的稱量原理。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.杠桿的平衡條件。2.三種杠桿的分類及其特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.力臂的概念,會畫力臂。2.能用杠桿的平衡條件解決一些實際問題。會判斷杠桿的種類。 知識講解一、杠桿1.定義:一根硬棒,在力的
2、作用下如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動,這根硬棒叫杠桿。注意:(1)在力的作用下不變形。(2)形狀多種多樣。2.一根硬棒能成為杠桿的條件:(1)要有力的作用;(2)能繞某固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動,兩個條件卻一不可。3.杠桿的五要素:支點(diǎn):杠桿繞其轉(zhuǎn)動的點(diǎn),通常用O表示。動力F1:使杠桿轉(zhuǎn)動的力。(有時也可以不是一個力)注:在實際確定動力時,要看使用杠桿工作時,為了達(dá)到預(yù)期目的,需要杠桿向哪個方向轉(zhuǎn)動,能使杠桿向需要方向轉(zhuǎn)動的力,不論是哪個物體施加的力,就是作用在杠桿上的動力。阻力F2:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。(有時也可能不是一個力)注:和確定動力時的方法相同,由力的轉(zhuǎn)動效果來決定,阻礙杠桿向需要方向轉(zhuǎn)動的力就是阻力。動力臂l
3、1:支點(diǎn)到動力作用線的距離;注:動力作用線就是通過動力作用點(diǎn),沿動力的方向所畫的直線。動力臂就是從支點(diǎn)到動力作用線所畫的垂線長,也就是幾何學(xué)中的點(diǎn)到線的距離,而決不是從支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離。阻力臂l2:支點(diǎn)到阻力作用線的距離。4.杠桿的平衡條件杠桿平衡指的是杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動。在研究杠桿平衡時,總是讓杠桿在水平位置平衡,這樣做是為了便于測量力臂(可直接讀出),但在實際中,杠桿也可能是傾斜著平衡的。杠桿的平衡條件的表達(dá)式:動力動力臂=阻力阻力臂,用字母表示:F1l1=F2l2?;?qū)懗杀壤?F1/F2=l2/l15.杠桿力臂的畫法:要正確畫出杠桿上各力的力臂,就要明確力臂的概念,力臂是從支
4、點(diǎn)到力的作用線的垂直距離,是解決杠桿問題的關(guān)鍵,然后按下列步驟畫出力臂。(1)首先在杠桿的示意圖上,確定支點(diǎn)O;(2)畫好動力作用線及阻力作用線,畫的時候要用虛線將力的作用線延長;(3)再從支點(diǎn)O向力的作用線引垂線,畫出垂足,則從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂,力臂用虛線(或?qū)嵕€)表示,標(biāo)出字母l1或l2,分別表示動力臂或阻力臂。例如:二、杠桿的應(yīng)用1.杠桿的種類(1)省力杠桿:動力臂大于阻力臂的杠桿叫省力杠桿,省力杠桿能夠省力,但要費(fèi)距離。例如:鋼絲鉗、手推車等。(2)費(fèi)力杠桿:阻力臂大于動力臂的杠桿叫費(fèi)力杠桿,費(fèi)力杠桿雖然費(fèi)了力,但可以省距離。例如:理發(fā)剪刀,縫紉機(jī)腳踏板等。(3)等臂杠桿:動力
5、臂等于阻力臂的杠桿叫等臂杠桿,等臂杠桿既不省力,也不費(fèi)力;既不省力距離,也不費(fèi)距離。例如天平。2.天平和桿秤(1)天平天平是等臂杠桿,天平在平衡時,應(yīng)滿足杠桿的平衡條件,由于l1=l2,G1 l1=G2l2,故有G1=G2。即砝碼重力等于被測物體重力,同一位置,g相同,所以m砝=m物,砝碼質(zhì)量等于被測物體質(zhì)量。(2)桿秤桿秤也是稱量質(zhì)量的工具,如圖所示,設(shè)貨物質(zhì)量為M,秤砣質(zhì)量為m,稱量時杠桿平衡:MgOA=mgOB,式中OA是秤鉤到提紐的距離,m是秤砣的質(zhì)量,這兩個量都是不變的,即,OBOAM/m,OB跟M成正比,就是說,貨物質(zhì)量越大,OB就越大,桿秤上的刻度是均勻的。除了天平和桿秤以外,還有很多測量質(zhì)量的工具,如案秤、磅秤等。