滬科版《杠桿的平衡條件》(新)

1 2 只 要 能 給 我 一個 支 點 ， 我 就能 撬 動 地 球 3 4 一 . 認(rèn) 識 杠 桿 5 一 、 什 么 是 杠 桿 ？ 6 7 1.有 力 的 作 用2.繞 固 定 點 轉(zhuǎn) 動3.硬 棒 歸納結(jié)論:在力的作用下，能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，物理學(xué)中叫做杠桿.讓 我 想 一 想 ? 8 在 現(xiàn) 實 生 活 中 ， 你 能 舉 出 哪 些 杠 桿的 實 例 呢 ？ 9 10O F2F1人 體 中 的 杠 桿 11 支 點動 力動 力 臂阻 力阻 力 臂 杠 桿 繞 著 轉(zhuǎn) 動 的 固 定 點 ， 用 0表 示 。使 杠 桿 轉(zhuǎn) 動 的 力 ， 用 F1表 示 。 從 支 點 到 動 力 作 用 線 的 距 離 ， 用 L1表 示 。阻 礙 杠 桿 轉(zhuǎn) 動 的 力 ， 用 F2表 示 。從 支 點 到 阻 力 作 用 線 的 距 離 ， 用 L2表 示 。 一 “ 點 ” 支 點 O （ 一 定 在 杠 桿 上 ） 動 力 F1 二 “ 力 ” （ 一 定 作 用 在 杠 桿 上 ） 阻 力 F 2 動 力 臂 L1 二 “ 臂 ” 阻 力 臂 L2 12 FO 支點 F1動 力F2阻 力 動力作用線L1阻 力 作 用 線 L2 13 試 一 試 14 畫 力 臂 的 方 法 ：一 找 （ 找 準(zhǔn) 支 點 ）二 畫 （ 畫 出 力 的 作 用 線 ,延 長 線 用 虛 線 ）三 引 （ 引 垂 線 ,用 虛 線 ）四 標(biāo) （ 標(biāo) 垂 足 -直 角 符 號 、標(biāo) 力 臂 -支 點 到 垂 足 的 距 離 ） 15F2 F1OB AL1L2（ ） 例 題 ： 請 把 下 圖 中 的 支 點 與 力 臂 畫 出 來 。 16 例 題 ： 畫 出 下 圖 杠 桿 的 支 點 、 動 力 、 阻 力 、 動 力 臂 、 阻 力 臂F1F2 L1L2 O 17 . 18 O OL1 L2F1 F2 L2 L1 F1F2你 會 畫 力 臂 了 嗎 ？ 19 杠 桿 示 意 圖 的 作 法O l1 F1l2 F2 20 杠 桿 示 意 圖 的 作 法 l1F1 l2F2 21 杠 桿 示 意 圖 的 作 法l1 F1 l 2F2 22 2 杠 桿 是 否 都 是 直 的 ？1 力 臂 是 一 定 在 杠 桿 上 嗎 ？3 若 一 力 作 用 在 杠 桿 上 ， 作 用 點 不 變 ， 但 作 用 方 向 改 變 ， 力 臂 是 否 改 變 ？答 ： 不 是答 ： 杠 桿 可 以 是 直 的 ， 也 可 以 是 彎 的答 ： 要 改 變 想一想 ? 234.分 析 論 證制 定 計 劃進 行 實 驗3.2.猜 想 與 假 設(shè) 科 學(xué) 探 究 的 基 本 過 程1.提 出 問 題 24 探 究 杠 桿 的 平 衡 條 件物 體 的 平 衡 狀 態(tài)杠 桿 的 平 衡 狀 態(tài) 保 持 勻 速 直 線 運 動保 持 靜 止保 持 勻 速 轉(zhuǎn) 動保 持 靜 止 25 實驗探究：杠桿的平衡條件杠 桿 平 衡 時 ， 動 力 、 動 力 臂 、 阻 力 、阻 力 臂 之 間 存 在 著 怎 樣 的 關(guān) 系 ？F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F 1 L1=F2 L2 26AB 實 驗 設(shè) 計 杠 桿 、 鉤 碼 、 彈 簧 測 力 計 、 鐵 架 臺探 究 杠 桿 的 平 衡 條 件器 材 :測 量 的 物 理 量 : 力 力 臂 A、 B兩 圖 中 的 杠 桿 處于 靜 止 狀 態(tài) ， 實 驗 時 采 用 哪幅 圖 ？ 為 什 么 ？討 論 ： 實 驗 時 ， 使 杠 桿 在 水 平位 置 平 衡 ， 便 于 在 杠 桿 上 直接 測 出 力 臂 的 大 小 。 27CD 探 究 杠 桿 的 平 衡 條 件 在 實 驗 前 ,是 否 也 要 調(diào) 節(jié) 杠 桿 在 水 平 位置 平 衡 ?為 什 么 ？討 論 ： 實 驗 前 ， 使 杠 桿 在 水 平位 置 平 衡 ， 為 了 避 免 杠 桿自 身 的 重 力 對 杠 桿 平 衡 的影 響 ， 且 便 于 直 接 在 杠 桿上 讀 出 力 臂 的 值 。 28 探 究 杠 桿 的 平 衡 條 件實 驗 步 驟 ：1.調(diào) 節(jié) 杠 桿 在 水 平 位 置 平 衡 。2.在 杠 桿 的 左 側(cè) 掛 上 適 量 的 鉤 碼 ， 用 彈 簧測 力 計 在 豎 直 方 向 拉 ， 使 杠 桿 在 水 平 位置 平 衡 ， 記 下 彈 簧 測 力 計 示 數(shù) 。3.改 變 鉤 碼 數(shù) 量 或 位 置 ， 重 復(fù) 上 面 的 步 驟 ，得 出 三 組 數(shù) 據(jù) 。 （ 多 次 實 驗 是 為 了 避 免偶 然 性 ， 得 出 普 遍 規(guī) 律 ） 29 實 驗次 數(shù) F1/N L1/m F2/N L2/m1 0.5 0.2 2 0.052 1.5 0.1 1 0.15杠 桿 平 衡 條 件 ：探 究 杠 桿 的 平 衡 條 件3 2 0.1 1 0.2動 力 動 力 臂 =阻 力 阻 力 臂F1L1=F2L2 30 實 驗 題 訓(xùn) 練 :研 究 杠 桿 平 衡 條 件 的 實 驗 裝 置 如 圖 所 示 ， 在 未 掛 鉤 碼 時 ，平 衡 螺 母 的 作 用 是 _,掛 上鉤 碼 后 ， 發(fā) 現(xiàn) 杠 桿 不 平 衡 ， 則 應(yīng) _。使 杠 桿 在 水 平 位 置 平 衡 移 動 鉤 碼 的 位 置(或 改 變 鉤 碼 的 個 數(shù) )使 杠 桿 在 水 平 位 置 平 衡 31 在 “ 研 究 杠 桿 平 衡 條 件 ” 的 實 驗 中 ：(1)所 用 的 器 材 有 彈 簧 測 力 計 ， 支 架 ， 線 ， _和_.(2)實 驗 前 ,先 要 調(diào) 節(jié) 杠 桿 兩 端 的 _.使 杠 桿 在_.強 調(diào) 這 一 平 衡 位 置 的 目 的 是_.(3)如 圖 所 示 的 杠 桿 已 處 于 平 衡 狀 態(tài) ,若 左 端 所 掛 重 物 的重 力 是 1N,則 彈 簧 測 力 計 的 示 數(shù) _2N,因 為 彈 簧 測 力計 拉 力 的 力 臂 _OA的 長 度 (均 填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ”或 “ 等 于 ” ).如 果 要 在 杠 桿 上 直 接 可 以 讀 出 力 臂 值 來 計算 ,那 么 彈 簧 測 力 計 應(yīng) 沿 _方 向 拉 著 杠 桿 .(4)該 實 驗 得 到 的 結(jié) 論 是 :_ 鉤 碼帶 刻 度 的 杠 桿 平 衡 螺 母水 平 平 衡便 于 直 接 在 杠 桿 上 讀 出 力 臂 的 值大 于小 于 豎 直 向 上杠 桿 平 衡 時 ： 動 力 動 力 臂 =阻 力 阻 力 臂 32 1、 兩 端 去 掉 相 同 質(zhì) 量 的 鉤 碼 ， 杠 桿 平 衡 嗎 ？2、 將 兩 端 鉤 碼 向 支 點 移 同 樣 的 距 離 ， 杠 桿 平 衡 嗎 ？ 33 OG1 G2l1 l2 G 1 G2即 G1 l1 G2 l2又 l1 l2 F1 l1 F2 l2 34 杠 桿 平 衡 條 件 的 應(yīng) 用例 題 ： 當(dāng) 在 杠 桿 處 于 平 衡 狀 態(tài) ， 阻 力 為 3000N， 動 力 臂和 阻 力 臂 分 別 為 180cm和 6cm， 請 問 動 力 為 多 少 ？已 知 ： F2 = 3000N L1 = 180cm L2= 6cm求 ： F1=？解 ： 根 據(jù) 杠 桿 平 衡 條 件 F1 L1=F2 L2， 得 F1 =（ F2 L2） /L1 =（ 3000N 6cm） / 180cm = 100N答 ： 動 力 為 100N。 35 Ol1=9m l2=7cmF1=200N F2杠 桿 的 平 衡 條 件 應(yīng) 用例 題 ： 由 F1l1 F2l2 得 ：解 ： F2 = F1 l1l2 = 200N 9m0.07m=2.57 104Nm = F2g = 10Nkg 12.57 104N =2.57 103kg = 2.57t 36 例 ： 學(xué) 校 組 織 同 學(xué) 們 到 農(nóng) 村 參 加 社 會 實 踐 活 動 ， 小 強第 一 次 學(xué) 習(xí) 挑 擔(dān) 子 ， 他 做 了 以 下 兩 次 試 驗 ， 請 你 根 據(jù)各 小 題 后 的 要 求 作 答 。(1)他 先 在 1.2m扁 擔(dān) 的 兩 端 各 掛 上 50N的 重 物 ， 擔(dān) 子 很快 就 被 平 穩(wěn) 地 挑 起 來 。 這 時 他 的 肩 膀 應(yīng) 放 在 扁 擔(dān) 的 什么 位 置 （ 只 要 回 答 ， 不 要 分 析 ） ？(2)接 著 ， 他 又 在 扁 擔(dān) 的 A端 加 上 50N的 重 物 ， 但 他 掌握 不 好 擔(dān) 子 的 平 衡 。 請 你 用 杠 桿 平 衡 知 識 ， 幫 助 他 計算 出 肩 膀 應(yīng) 距 B端 多 遠 ， 擔(dān) 子 才 能 重 新 水 平 平 衡 ？（ 扁 擔(dān) 質(zhì) 量 忽 略 不 計 ） 37 練 習(xí) ： .如 圖 所 示 ， 一 體 積 為 1000 cm3的 實心 鋁 塊 浸 沒 在 水 中 ， 并 用 細(xì) 線 掛 在 一 輕 質(zhì)杠 桿 的 B點 ， 現(xiàn) 在 杠 桿 的 A點 施 加 一 個 豎 直向 下 的 拉 力 F使 杠 桿 在 水 平 位 置 保 持 平 衡 ，則 拉 力 F= .(已 知 OB=2OA,鋁 =2.7 103kg/m3) 38 練 習(xí) ： 如 圖 所 示 ， 一 邊 長 為 10cm的 實 心 正 方體 銅 塊 和 一 金 屬 塊 分 別 掛 在 輕 質(zhì) 杠 桿 的 A點 和B點 ， 杠 桿 在 水 平 位 置 保 持 平 衡 時 銅 塊 對 地 面的 壓 強 為 6900Pa， 求 金 屬 塊 的 重 （ 已 知 銅=2.7 103kg/m3， OA:OB=3:2） 。 39 1.兩 個 力 作 用 在 杠 桿 兩 端 使 杠 桿 平 衡 ,則 ( ) A.這 兩 個 力 的 大 小 必 須 相 等 B.這 兩 個 力 的 力 臂 長 必 須 相 等 C.力 臂 較 長 的 那 個 力 比 較 大 D.力 臂 較 長 的 那 個 力 比 較 小 D 40 第 二 課 時 41 杠 桿 的 分 類杠 桿 平 衡 條 件 ： F1l1 F2l2 F1F2 = l2l1三 類 杠 桿 ：若 l1 l2， 則 F1 F2若 l1= l2， 則 F1 F2若 l1 l2， 則 F1 F2 省 力 杠 桿等 臂 杠 桿費 力 杠 桿小 結(jié) ： 判 斷 杠 桿 的 類 型 ， 實 際 就 是 比 較 動 力臂 和 阻 力 臂 的 大 小 42 省力杠桿 F1 F2L2L1 F1 L1 = F2 L2 ， 又 L1 L2 F 1 F2 43 44 45 省力杠桿的應(yīng)用： 46 47 48 我 們 需 要 用 費 力 杠 桿 嗎 ？ 它 有 什 么 好 處 ？ 49 50 51 杠 桿 的 分 類 ：1、 若 l1 l2， 則 F1 F22、 若 l1= l2， 則 F1 F23、 若 l1 l2， 則 F1 F2 費 力 杠 桿（ 省 距 離 ）等 臂 杠 桿 省 力 杠 桿（ 費 距 離 ）小 結(jié) ： 52 杠 桿 的 分 類請 對 下 列 器 具 應(yīng) 用 的 杠 桿 進 行 分 類 ：等 臂 杠 桿 費 力 杠 桿費 力 杠 桿 省 力 杠 桿 費 力 杠 桿 53 杠 桿 的 分 類請 對 下 列 器 具 應(yīng) 用 的 杠 桿 進 行 分 類 ：省 力 杠 桿費 力 杠 桿 省 力 杠 桿費 力 杠 桿省 力 杠 桿費 力 杠 桿 54 它們是什么杠桿？ 55 在 圖 所 示 的 簡 單 機 械 中 ， 屬 于 費 力 杠 桿 的是 （ ） A 翹 棒 B 鑷 子C 鍘 刀 D 開 瓶 器 56 生 活 物 理 社 會生 活 中 的 剪 刀思 考 ： 什 么 情 況 下 ， 人 們 會 選 用 費 力 杠 桿 ？ 使 用 費 力 杠 桿 有 什 么 好 處 ？ 當(dāng) 阻 力 比 較 小 時 ， 人 們 會 選 用 費 力 杠 桿 。使 用 費 力 杠 桿 會 省 距 離 ， 很 方 便 。 57 圖 是 各 式 各 樣 剪 刀 的 示 意 圖 ， 它 們 都 是 一對 的 杠 桿 。 現(xiàn) 要 用 它 們 來 剪 開 較 硬 的 物 體 ，其 中 選 用 最 合 適 的 剪 刀 是 （ ） 58 如 圖 所 示 為 使 杠 桿 平 衡 ， F1、 F2、 F3 三 次 分 別 作 用在 A點 ， 其 中 _最 小 。 F2希 臘 科 學(xué) 家 阿 基 米 德 發(fā) 現(xiàn) 杠 桿 原 理 后 ， 發(fā) 出 了 “ 給 我支 點 ， 我 可 以 撬 動 地 球 ” 的 豪 言 壯 語 。 假 如 阿 基 米 德在 杠 桿 的 一 端 施 加 600N的 力 ， 要 搬 動 質(zhì) 量 為6.0 1024kg的 地 球 ， 那 么 長 臂 的 長 應(yīng) 是 短 臂 長 的 多 少倍 ？ 如 果 要 把 地 球 撬 起 1cm， 長 臂 的 一 端 要 按 下 多 長距 離 ？ 假 如 我 們 以 光 速 向 下 按 ， 要 按 多 少 年 ？ （ 做 完該 題 ， 你 有 何 啟 示 ？ ） 59 杠 桿 使 用 時 最 省 力 的 動 力 例 ： 用 撬 棒 撬 石 塊 ， 分 別 沿 如 圖 所 示 的 四個 方 向 用 力 ， 其 中 最 省 力 的 是 （ ） A.沿 F1方 向 B.沿 F2方 向 C.沿 F3方 向 D.沿 F4方 向分 析 ： 根 據(jù) 杠 桿 的 平 衡 條 件 ： F 1 L1= F2 L2 可 得 F1 = F2 L2 / L1 當(dāng) F2 和 L2一 定 ， 則 L1最 大 時 ， F1最 小 ，即 最 省 力 。 60 最 大 動 力 臂 最 大 動 力 臂 ： 以 支 點 和 動 力 在 杠 桿 上的 作 用 點 的 連 線 作 為 力 臂 ， 即 為 最 大的 動 力 臂 （ 則 動 力 的 方 向 應(yīng) 與 該 連 線垂 直 ） 。 61 3、 畫 出 圖 中 作 用 在 A 點 最 小 的 力的 方 向 。 FAB 62 在 下 圖 中 ， 要 將 一 圓 柱 體 重 物 推 上臺 階 ， 畫 出 最 小 的 作 用 力 。 63 1.學(xué) 習(xí) 了 杠 桿 、 支 點 、 動 力 、 阻 力 、 動 力 臂 、 阻 力 臂 等 概 念 .2.探 究 了 杠 桿 的 平 衡 條 件 是動 力 動 力 臂 =阻 力 阻 力 臂公 式 表 示 為 :F1l1= F2l23.杠 桿 的 分 類