沪科版八年级物理全一册10.1科学探究:杠杆的平衡条件(课件)(共56张PPT)

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名称 沪科版八年级物理全一册10.1科学探究:杠杆的平衡条件(课件)(共56张PPT)
格式 ppt
文件大小 3.6MB
资源类型 教案
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2022-12-02 18:14:35

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文档简介

(共56张PPT)
科学探究
---杠杆的平衡条件(一)
生活中常见杠杆
提问:
1 .
2 .
3.
转轴
绕轴转动
硬棒
让我想一想
o
F1
F2
L1
L2
杠杆:在力的作用下能够绕固定点转动 的硬棒 。
1.什么是杠杆
动力臂
阻力臂
动力
阻力
(阻力的作用线)
o
支点
杠杆“五要素”
(动力的作用线)
动力臂
阻力臂
动力
阻力
(阻力的作用线)
o
支点
(动力的作用线)
支 点(o):杠杆绕着转动的点
支点可以 在两力之间也可以 在两力之外。
动 力(F1):促使杠杆转动的力
杠杆“五要素”
动力臂(L1):从支点到动力作用线的垂直距离
阻力臂(L2):从支点到阻力作用线的垂直距离
(力的作用线:过力的作用点,沿力的方向的直线)
动力臂
阻力臂
动力
阻力
(阻力的作用线)
o
支点
(动力的作用线)
杠杆“五要素”
阻 力(F2):阻碍杠杆转动的力
支点在两力之外
支点在两力之外
支点O
动力臂l1
阻力臂l2
动力F1
阻力F2
力臂的作法(重点与难点)
1.找出支点O
2.沿力的方向作出力的作用线
3.从支点向力的作用线作垂线段,并标出符号。
一找支点 二画线(力的作用线)
三定距离(力臂的长)
O
O
O
F1
F1
F1
F2
F2
F2
O
L1
L2
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
一找支点 二画线(力的作用线)
三定距离(力臂的长)
o
F1
F2
L1
L2
o
F1
F2
L2
L1
O
F1
F2
练习:什么是力臂?
2 杠杆是否都是直
回答:力臂是支点到力的作用线的
垂直距离。
思考讨论:
1 力臂是一定在杠杆上吗?
3 若一力作用在杠杆上,作用点不变,但
作用方向改变,力臂是否改变?
答:不是
答:杠杆可以是直的,也
可以是弯的
答:要改变
想一想
1、找出下列各图中动力和阻力,并画出杠杆力臂。
2、
3、
请作出动力臂和阻力臂
方法:①作力的作用线;
②从支点作力的作用线的垂线
4、
5.画出图中各力的力臂:
6.如图,均匀直棒OA可绕O点转动,请分别画出水平拉力F和重力G的力臂
如果力的作用线过支点,力臂为多少?
探究杠杆的平衡条件
物体的平衡状态
杠杆的平衡状态
保持匀速直线运动
保持静止
保持匀速转动
保持静止
探究杠杆的平衡条件
猜想:
杠杆的平衡可能与哪些因素有关
杠杆的平衡条件
物体的平衡条件
受平衡力作用
只与力的三要素有关
A
B
实验设计
杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台
探究杠杆的平衡条件
器材:
测量的物理量:

力臂
A、B两图中的杠杆处于静止状态,实验时采用哪幅图?为什么?
讨论:
实验时,使杠杆在水平位置平衡,便于在杠杆上直接读出力臂的大小。
F1
F2
o
L1
L2
杠杆在什么条件下平衡?
杠杆
平衡
螺母
C
D
探究杠杆的平衡条件
在实验前,是否也要调节杠杆在水平位置平衡 为什么?
讨论:
实验前,使杠杆在水平位置平衡,为了避免杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响。
四 研究杠杆的平衡条件  
①实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使  
 杠杆在_____位置平衡,这样做是 为了 
 ___________________________.若发现杠
 杆左端低、右端高,这 时应将两端的螺母
 都向____移.
②支点通过杠杆的重心,这样做的目的是:
 ____________________________________
 ____________________________________。
③实验中,我们要测量的数据有:  
 ____________________________________。
从杠杆上方便地读出或测量出力臂

水平
使重力作用线通过支点,重力的力臂为0 ,
不影响杠杆平衡条件
动力F1、动力臂L1、 阻力F2、阻力臂L2
探究杠杆的平衡条件
实验步骤:
1.调节杠杆在水平位置平衡。
2.在杠杆的左侧挂上适量的钩码,用弹簧测力计在竖直方向拉,使杠杆在水平位置平衡,记下弹簧测力计示数。
3.改变钩码数量或位置,重复上面的步骤,得出三组数据。
注意事项:
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。
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长度。
实验次数 F1/N L1/m F2/N L2/m
1 2 0.4 4 0.2
2 3 0.2 2 0.3
杠杆平衡条件:
探究杠杆的平衡条件
F1+ L1 F2+ L2
2+0.4 4+0.2
3+0.2 2+0.3
3 4 0.1 2 0.2
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
F1+ L1≠ F2+ L2
F1×L1
(N·m) F2×L2 (N·m)
0.8 0.8
0.6 0.6
0.4 0.4
F1X L1=F2X L2
例:如图所示,在距杠杆20厘米的B处挂有600牛的重物。要使杠杆平衡,需要在距B处60厘米的A处至少加
牛的力,且方向为 。
解析:挂在B处的重物对杠杆的力为阻力,用F2表示,阻力臂L2=20厘米,作用在A点的力用F1表示,当竖直向上用力时,所用动力F1最小,此时,动力臂为L1=20厘米+60厘米=80厘米,如图所示。利用杠杆平衡条件,解:
F1×L1=F2×L2,F1×80厘米=600牛×20厘米
A
B
600牛
O
O
F1
F2
l1
l2
150
竖直向上
例题 假如大人重750N,小女孩重250N。大人离跷跷板的转轴0.5m时,小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡?
已知:F2=750N, L2 =0.5m,F1=250N
求:L1
例题 假如大人重750N,小女孩重250N。大人离跷跷板的转轴0.5m时,小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡?
例题 假如大人重750N,小女孩重250N。大人离跷跷板的转轴0.5m时,小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡?
解:根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2得
L1= L2 = × 0.5m=1.5m
答:小女孩应该坐在离转轴1.5m处。
F2
F1
250N
750N
例题 用一杠杆撬起一块重1000牛的石头,如果动力臂是150厘米,阻力臂是30厘米,那么要撬动这块石头,需用多大的力?
已知:F2=1000牛 l1=150厘米 l2=30厘米
求: F1
解:由杠杆原理得:F1l1=F2l2
故:F1= = =200牛
F2l2
l1
1000牛×30厘米
150厘米
答:撬动这块石头需用200牛的力
O
l1=9m
l2=7cm
F1=200N
F2
例题:
由F1l1=F2l2 得:
解:
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×9m
0.07m
=2.57×104N
m
=
F2
g
=
10N·kg—1
2.57×104N
=2.57×103kg = 2.57t
杠杆的分类
杠杆平衡条件:
F1l1=F2l2
F1
F2
=
l2
l1
三类杠杆:
若l1>l2,则F1 F2
若l1= l2,则F1 F2
若l1<l2,则F1 F2



省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
小结:
判断杠杆的类型,实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
杠杆要平衡,力乘力臂等。
大力力臂小,小力力臂大。
杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
L1>L2
F1(动力<阻力)
省力
费距离
省距离
费力
既不省力也不省距离
L1F1>F2
(动力>阻力)
L1=L2
F1=F2
(动力=阻力)
小结:
判断杠杆的类型,实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
F3
F2
F4
F1
F1
F2
F3
向什么方向最省力?
如图所示,O为支点,在A点挂一个重物G,要使杠杆平衡,则在B点施加的最小力是( )
A
B
O
F1
F2
F3
F4
L1
L2
L4
F1
杠杆的分类
请对下列器具应用的杠杆进行分类:
等臂杠杆
费力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
杠杆的分类
请对下列器具应用的杠杆进行分类:
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
生活·物理·社会
生活中的剪刀
思考:什么情况下,人们会选用费力杠杆?
使用费力杠杆有什么好处?
当阻力比较小时,人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离,很方便。
支点
用力点
阻力点
阻力点
支点
用力点
理发剪
铁皮剪
通过对力点、重点、支点的分析,理发剪是费力杠杆,铁皮剪是省力杠杆。
1、如图所示,轻杆AO长L,可绕O转动。A端用绳子吊起,当一150N重物吊于AO上的B点,且AB=L/5,求绳子所能承受的最大拉力?
O
B
A
2、有一重力不计,长2m的杠杆,左端挂50N的重物,右端挂150N的重物。若使杠杆在水平位置平衡,支点应离左端多远?
O
F1
F2

5、如图所示杠杆在水平位置平衡,如果两个球以相同的速度同时匀速向支点移动,杠杆还会平衡吗?
G
O
L2
G
L2’
【例1】如图所示杠杆,在A端施一个始终与杠杆垂直的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,F大小的变化情况是( )
A.大小不变
B.由大变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
【例2】如图所示杠杆,在A端施一个始终与杠杆垂直的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,F大小的变化情况是( )
A.大小不变
B.由小变大
C.先变大后变小
D.先变小后变大
G
G
O
L2’
【例3】如图所示杠杆,在A端施一个始终与杠杆垂直的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,F大小的变化情况是( )
A.大小不变
B.由小变大
C.先变大后变小
D.先变小后变大
G
O
杠杆的动态分析
【变式1】.如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图,它是应用杠杆平衡原理进行工作的。 图中O为固定转轴,杆右侧的A端连接着石球,脚踏杆左侧B端可以使石球升高到P处,放开脚,石球会落下击打稻谷。若脚用力F,并且方向始终竖直向下,假定在石块从最低点升起到P处的过程中,每个位置杆都处于平衡状态,则( )
A.力F的大小始终不变
B.力F先变大后变小
C.力F和它的力臂的乘积始终不变
D.力F和它的力臂的乘积先变大后变小
F
O
B
A
P
【变式2】如图所示,O为杠杆的支点,在杠杆的右端B点处挂一重物。MN是以A为圆心的弧线导轨,绳的一端系在杠杆的A点,另一端E可以在弧线形导轨上自由滑动,当绳的E端从导轨的一端N点向另一端M点滑动的过程中,杠杆始终水平,绳AE对杠杆拉力的变化情况是 ( )
O
M
N
E
B
A
A、先变大后变小 B、先变小后变大 C、一直变小 D、一直变大
B
2.杠杆偏转问题
已知AO>BO,Fl,F2的大小及方向都不变,如将它们的作用点同时向支点O移动相同的距离,则杠杆将 [ ]
A.B端下沉
B.A端下沉
C.仍平衡
D.无法判断
极限思想
数学比较
在上题中,如果保持两个力的力臂不变,两个力F1,F2同时减少相同的力,则杠杆将[ ]
A.B端下沉
B.A端下沉
C.仍然平衡
D.无法判断
【例1】如图所示,在一根长为1m,横截面积为6cm2、密度0.8×103kg/m3的均匀木棒左端,挂一个重为16N的石块。问绳套O应在何处可以使木棒处于水平位置平衡?
B
C
A
O
3.状态方程问题
【例2】如图所示,将一个长方体的重物甲挂在杠杆的左端A点,一个人在杠杆支点右侧的B点通过滑环对杠杆施加了竖直向下的力F1,使杠杆在水平位置静止,已知OA:OB=4:1,F1的大小为100N。在重物下端加挂另一重物乙,仍然在B点通过滑环对杠杆施加竖直向下的力,大小为F2。当滑环向右移到C点,此时通过滑环对杠杆施加竖直向下的力为F3,F2和F3均能使杠杆在水平位置平衡。已知F2-F3=80N,且BC:OB=1:2。求:
(1)重物甲的重力;
(2)重物乙的重力。
重物甲的重力25N;
重物乙的重力35N;
【例3】 、如图所示,AB为一轻质的杠杆,O为杠杠AB的支点,杠杆A端挂一正方体金属块C,它的重力G=60N,密度ρ=6×103kg/m3,作用在杠杆B端的拉力F为30N时,杠杆AB水平平衡。已知OA:OB=4:5,求
(1)杠杆A端对金属块C的拉力F A;(37.5N)
(2)金属块C对地面的压强P; (2.25×103Pa)
(3)若将金属块C浸没在水中,为保证杠杆AB水平平衡,则作用在杠杆B端的拉力F 是多少? (40N)
O
A
B
F
C
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