杠杆 课件 (9)
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课件43张PPT。第十二章 简单机械
第1节 杠 杆
体验 杠杆
活动1:利用羊角锤、螺丝刀、小木块等物体将钉在木板上的钉子起下。有几种方法?活动2:用橡皮、双刃刀片、直尺制作跷跷板,并使其在水平位置静止。
(1)在直尺的每一端各放一个草莓。直尺发生转动吗?
(2)分别在直尺两端放一个和两个草莓,直尺如何转动?如何调节可使其水平方向是静止的?【参考答案】
活动1:利用羊角锤或螺丝刀直接将钉子起下,将小木块垫在螺
丝刀下,将钉子撬起来等。
活动2:(1)不转动 (2)向两个草莓的一端转动 两种方法:
①可以移动草莓的位置,使直尺在水平位置静止 ②移动直尺
与双刃刀片的接触点,使其平衡。1.杠杆:
(1)定义:在 的作用下能绕 转动的硬棒。
(2)杠杆的五要素:
①支点:杠杆可以 的点。
②动力:使杠杆 的力。
③阻力: 杠杆转动的力。
④动力臂:从 到 的距离。
⑤阻力臂:从 到 的距离。2.杠杆的平衡条件:
(1)平衡状态:杠杆在动力和阻力的作用下保持____________状态。
(2)内容: 。
(3)公式: 。【参考答案】
1.(1)力 固定点 (2)①绕其转动 ②转动 ③阻碍 ④支点 动力作用线 ⑤支点 阻力作用线
2.(1)静止或绕支点匀速转动 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)F1l1=F2l2探究1 杠杆
结合“体验”,思考以下问题
1.“活动1”中的羊角锤、螺丝刀在工作时有什么共同特征?这些物体被称为 。
提示:羊角锤、螺丝刀在将钉子拔起时,绕着一个固定点转动,把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫作杠杆。
参考答案:工作时都可以绕着一个固定点转动 杠杆2.结合用撬棒撬石头的图片,根据杠杆定义,在图中标出杠杆的五要素。提示:杠杆可以绕着转动的点是支点,用字母O表示,动力F1使杠杆绕着固定点O转动,阻力F2阻碍杠杆转动,动力臂指从支点到动力F1作用线的距离l1,阻力臂指从支点到阻力F2作用线的距离l2。
参考答案:如图所示3.若一力作用点不变,作用方向改变,力臂大小是否改变?
提示:力臂是支点到力的作用点的垂直距离,若力的方向改变,则支点到力的作用线的距离改变,则力臂改变。
参考答案:改变【微点拨】
(1)杠杆一定是硬棒,但可以是直的,也可以是弯的。
(2)支点固定不动且一定在杠杆上。
(3)力臂是支点到力的作用线的垂直线段,不是支点到力的作用点的连线。且力臂不一定在杠杆上。【知识拓展】动力和阻力及方向的判断
抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向
(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的。为了达到目的而施加的这个力即为动力,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。如图中的F1,假定使杠杆绕O点正转,作用在A点的阻力,应使杠杆绕O点反转,即F2。探究2 杠杆的平衡条件
结合“体验”中的“活动2”,思考以下问题:
1.杠杆平衡状态:根据力的平衡状态,杠杆在动力和阻力作用下
时,杠杆处于平衡。
参考答案:静止2.猜想与假设:杠杆在满足什么条件时才会平衡?
提示:在猜想时,可以根据“活动2”提出合理的猜想,不能做一些胡乱的没有任何意义的猜想。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或
动力+动力臂=阻力+阻力臂等3.实验设计:如图所示(1)调节杠杆两端的 ,使杠杆在_________
位置平衡。
(2)在杠杆两侧分别挂上 数量的钩码,移动钩码
的位置,使杠杆重新在 位置平衡。杠杆两侧受到的
作用力大小等于 ,力臂是 到
的距离。
(3)多次改变力和力臂的大小,使杠杆平衡。提示:(1)杠杆两端平衡螺母的作用是为了调节杠杆在水平位置平衡,调平衡的方法与调天平横梁平衡的方法相同。使杠杆在水平位置平衡,这样测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力,力臂所在的直线与杠杆重合,则力臂的大小是杠杆上挂钩码的位置到支点之间的距离,则可从杠杆上直接读出力臂的大小。
(2)如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码,测得的数值具有特殊性,挂上数量不同的钩码,多次测量,使实验结果具有普遍性。
参考答案:(1)平衡螺母 水平 (2)不同 水平 钩码的重力 支点O 拉力F1、F2的作用线4.实验数据及分析:分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。
提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析,力臂越长,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,二者之间可能是反比关系,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。故可知杠杆平衡的条件。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1l1=F2l25.交流讨论:
(1)实验前,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡?
参考答案:按照“左偏(沉)右调,右偏(沉)左调”的原则。若杠杆左端下沉,则将平衡螺母向右调;若杠杆右端下沉,则将平衡螺母向左调。
(2)为什么使杠杆在水平位置平衡?
参考答案:若杠杆在水平位置平衡,则力臂的大小可以直接从杠杆上读出,且杠杆自身重力对平衡的影响可以忽略。【微点拨】
(1)天平实质是杠杆,故调节杠杆平衡的方法与调节天平平衡的方法相同,且实验过程中不可再调节平衡螺母。
(2)在改变力和力臂时,为了使实验方便,只改变一个量,观察另外一个量的变化。
(3)多次实验的目的是得出普遍的实验结论。【知识拓展】猜想与假设的关键
猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上,应用科学原理,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果。猜想既要有科学性又要有推测性,是可以检测的,不是盲目猜测。解决这类问题的一般步骤是:
1.针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设;
2.针对问题运用经验与直觉提出猜想;
3.针对问题根据物理学科本身的思维过程建立猜想与假设:搜寻事实——归纳分析——形成猜想。
4.运用“类比法”或“逆反原理”等方法进行猜想。固定F1l1-F2l2考点1 力臂的画法
【示范题1】如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图,O为支点,F1表示手对钓鱼竿的作用力,F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力,请在图中画出力F1、F2的力臂L1、L2。【解题指南】(1)如何画力的作用线?
(2)力臂是哪一点到哪一条线的距离?
(3)力臂是线段还是射线?
提示:(1)沿力的方向将作用线延长或反向延长,沿力的方向的直线即为力的作用线。
(2)力臂是支点到力的作用线的距离。
(3)线段。【精讲精析】本题考查了力臂的画法。从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线,垂线段即为力臂。
答案:如图所示【通关金钥匙】
画杠杆力臂“四步法”【变式训练】小童在干果店发现一个新奇的东西(如图甲),问营业员才知道原来是瓜子钳子,图乙是它的示意图,其中O为支点,请画出动力F1的力臂L1。【解析】图中支点为O点,过O点作F1的垂线即为F1的力臂L1。
答案:如图所示:考点2 杠杆的平衡条件
【示范题2】如图所示是“探究杠杆平衡条件”的装置图。(1)实验前为方便测量力臂长度,应将杠杆调到 平衡,如果杠杆的左端向下倾斜,平衡螺母应向 端调节。
(2)实验记录的数据如表中所示,收集多组数据的目的是 ;
实验得到的结论是 (用字母符号表示)。(3)图中杠杆处于平衡状态,每个钩码受到的重力是0.5N,则弹簧测力计竖直向下的拉力是 N;拉着弹簧测力计,逐渐向右倾斜,并保持杠杆平衡,弹簧测力计的示数将 。【解题指南】(1)当杠杆倾斜时,一端下沉,一端上升,比较力与力臂的乘积,哪端乘积大?
(2)杠杆水平平衡,阻力臂的大小等于多少?杠杆自重对杠杆平衡有影响吗?
(3)如何分析实验数据?
提示:(1)下沉一端 (2)杠杆上支点与挂钩码位置之间的距离 没有 (3)将动力、动力臂和阻力、阻力臂进行加、减、乘、除,比较动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系【精讲精析】本题考查“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)当杠杆在水平位置平衡时,力臂和杠杆重合,便于测量力臂,
故应将杠杆调节到水平位置平衡。我们通过调节杠杆两端的平
衡螺母来使杠杆水平平衡,杠杆左端向下倾斜,则应将平衡螺母
向右调节。(2)在做物理实验时,为了能得到普遍规律,常改变
器材规格,多做几次实验,收集多组数据,使得出的实验结论更
可靠、更具有说服力。根据表中数据得到的结论是动力×动力
臂=阻力×阻力臂,即F1·L1=F2·L2。(3)3个钩码的重力为1.5N,即杠杆左端受到的力F1=1.5N,力臂L1=20cm;右端弹簧测力计拉
力的力臂L2=15cm,由杠杆平衡条件可得弹簧测力计的拉力F2=
=2N。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,F2的力
臂L2将变小,F1·L1不变,F2将变大,即弹簧测力计示数变大。
答案:(1)水平位置 右 (2)探究杠杆平衡所遵循的普遍规律
F1L1=F2L2 (3)2 变大【通关金钥匙】探究杠杆平衡条件的“两个”关键点
(1)按“左偏右调,右偏左调”的原则调节杠杆平衡。
(2)判断杠杆是否平衡时,对比力和力臂乘积的大小关系,而不是动力和阻力的大小关系。【变式训练】如图所示,晓月利用铁架台、带有刻度的杠杆,细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。请你回答下列问题:(1)在挂钩码前,晓月发现杠杆左端低,右端高,她将杠杆两端的平衡螺母向 调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡。其目的是 ;
。(3)改变钩码数量与位置,获取三组测量数据(如下表),可以减少实验的 ,根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是 ,并完成下表中的空格。实验测量数据记录表:【解析】本题考查杠杆平衡条件的探究。(1)杠杆左端低,右端高,则应将平衡螺母向右调节。(2)当杠杆在水平位置平衡时,力臂的大小可以直接从杠杆上读出,且在水平位置,杠杆重心落在支点上,可以克服杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(3)只分析一次实验数据,得出的结论具有偶然性,分析多次数据,可以得出普遍的实验结论。分析实验数据,可知F1L1=F2L2,故第3次实验中,阻力臂为15.00cm
答案:(1)右 (2)便于读出力臂 克服杠杆自身重力的影响 (3)偶然性 F1L1=F2L2 15.00
第1节 杠 杆
体验 杠杆
活动1:利用羊角锤、螺丝刀、小木块等物体将钉在木板上的钉子起下。有几种方法?活动2:用橡皮、双刃刀片、直尺制作跷跷板,并使其在水平位置静止。
(1)在直尺的每一端各放一个草莓。直尺发生转动吗?
(2)分别在直尺两端放一个和两个草莓,直尺如何转动?如何调节可使其水平方向是静止的?【参考答案】
活动1:利用羊角锤或螺丝刀直接将钉子起下,将小木块垫在螺
丝刀下,将钉子撬起来等。
活动2:(1)不转动 (2)向两个草莓的一端转动 两种方法:
①可以移动草莓的位置,使直尺在水平位置静止 ②移动直尺
与双刃刀片的接触点,使其平衡。1.杠杆:
(1)定义:在 的作用下能绕 转动的硬棒。
(2)杠杆的五要素:
①支点:杠杆可以 的点。
②动力:使杠杆 的力。
③阻力: 杠杆转动的力。
④动力臂:从 到 的距离。
⑤阻力臂:从 到 的距离。2.杠杆的平衡条件:
(1)平衡状态:杠杆在动力和阻力的作用下保持____________状态。
(2)内容: 。
(3)公式: 。【参考答案】
1.(1)力 固定点 (2)①绕其转动 ②转动 ③阻碍 ④支点 动力作用线 ⑤支点 阻力作用线
2.(1)静止或绕支点匀速转动 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)F1l1=F2l2探究1 杠杆
结合“体验”,思考以下问题
1.“活动1”中的羊角锤、螺丝刀在工作时有什么共同特征?这些物体被称为 。
提示:羊角锤、螺丝刀在将钉子拔起时,绕着一个固定点转动,把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫作杠杆。
参考答案:工作时都可以绕着一个固定点转动 杠杆2.结合用撬棒撬石头的图片,根据杠杆定义,在图中标出杠杆的五要素。提示:杠杆可以绕着转动的点是支点,用字母O表示,动力F1使杠杆绕着固定点O转动,阻力F2阻碍杠杆转动,动力臂指从支点到动力F1作用线的距离l1,阻力臂指从支点到阻力F2作用线的距离l2。
参考答案:如图所示3.若一力作用点不变,作用方向改变,力臂大小是否改变?
提示:力臂是支点到力的作用点的垂直距离,若力的方向改变,则支点到力的作用线的距离改变,则力臂改变。
参考答案:改变【微点拨】
(1)杠杆一定是硬棒,但可以是直的,也可以是弯的。
(2)支点固定不动且一定在杠杆上。
(3)力臂是支点到力的作用线的垂直线段,不是支点到力的作用点的连线。且力臂不一定在杠杆上。【知识拓展】动力和阻力及方向的判断
抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向
(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的。为了达到目的而施加的这个力即为动力,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。如图中的F1,假定使杠杆绕O点正转,作用在A点的阻力,应使杠杆绕O点反转,即F2。探究2 杠杆的平衡条件
结合“体验”中的“活动2”,思考以下问题:
1.杠杆平衡状态:根据力的平衡状态,杠杆在动力和阻力作用下
时,杠杆处于平衡。
参考答案:静止2.猜想与假设:杠杆在满足什么条件时才会平衡?
提示:在猜想时,可以根据“活动2”提出合理的猜想,不能做一些胡乱的没有任何意义的猜想。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或
动力+动力臂=阻力+阻力臂等3.实验设计:如图所示(1)调节杠杆两端的 ,使杠杆在_________
位置平衡。
(2)在杠杆两侧分别挂上 数量的钩码,移动钩码
的位置,使杠杆重新在 位置平衡。杠杆两侧受到的
作用力大小等于 ,力臂是 到
的距离。
(3)多次改变力和力臂的大小,使杠杆平衡。提示:(1)杠杆两端平衡螺母的作用是为了调节杠杆在水平位置平衡,调平衡的方法与调天平横梁平衡的方法相同。使杠杆在水平位置平衡,这样测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力,力臂所在的直线与杠杆重合,则力臂的大小是杠杆上挂钩码的位置到支点之间的距离,则可从杠杆上直接读出力臂的大小。
(2)如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码,测得的数值具有特殊性,挂上数量不同的钩码,多次测量,使实验结果具有普遍性。
参考答案:(1)平衡螺母 水平 (2)不同 水平 钩码的重力 支点O 拉力F1、F2的作用线4.实验数据及分析:分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。
提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析,力臂越长,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,二者之间可能是反比关系,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。故可知杠杆平衡的条件。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1l1=F2l25.交流讨论:
(1)实验前,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡?
参考答案:按照“左偏(沉)右调,右偏(沉)左调”的原则。若杠杆左端下沉,则将平衡螺母向右调;若杠杆右端下沉,则将平衡螺母向左调。
(2)为什么使杠杆在水平位置平衡?
参考答案:若杠杆在水平位置平衡,则力臂的大小可以直接从杠杆上读出,且杠杆自身重力对平衡的影响可以忽略。【微点拨】
(1)天平实质是杠杆,故调节杠杆平衡的方法与调节天平平衡的方法相同,且实验过程中不可再调节平衡螺母。
(2)在改变力和力臂时,为了使实验方便,只改变一个量,观察另外一个量的变化。
(3)多次实验的目的是得出普遍的实验结论。【知识拓展】猜想与假设的关键
猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上,应用科学原理,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果。猜想既要有科学性又要有推测性,是可以检测的,不是盲目猜测。解决这类问题的一般步骤是:
1.针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设;
2.针对问题运用经验与直觉提出猜想;
3.针对问题根据物理学科本身的思维过程建立猜想与假设:搜寻事实——归纳分析——形成猜想。
4.运用“类比法”或“逆反原理”等方法进行猜想。固定F1l1-F2l2考点1 力臂的画法
【示范题1】如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图,O为支点,F1表示手对钓鱼竿的作用力,F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力,请在图中画出力F1、F2的力臂L1、L2。【解题指南】(1)如何画力的作用线?
(2)力臂是哪一点到哪一条线的距离?
(3)力臂是线段还是射线?
提示:(1)沿力的方向将作用线延长或反向延长,沿力的方向的直线即为力的作用线。
(2)力臂是支点到力的作用线的距离。
(3)线段。【精讲精析】本题考查了力臂的画法。从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线,垂线段即为力臂。
答案:如图所示【通关金钥匙】
画杠杆力臂“四步法”【变式训练】小童在干果店发现一个新奇的东西(如图甲),问营业员才知道原来是瓜子钳子,图乙是它的示意图,其中O为支点,请画出动力F1的力臂L1。【解析】图中支点为O点,过O点作F1的垂线即为F1的力臂L1。
答案:如图所示:考点2 杠杆的平衡条件
【示范题2】如图所示是“探究杠杆平衡条件”的装置图。(1)实验前为方便测量力臂长度,应将杠杆调到 平衡,如果杠杆的左端向下倾斜,平衡螺母应向 端调节。
(2)实验记录的数据如表中所示,收集多组数据的目的是 ;
实验得到的结论是 (用字母符号表示)。(3)图中杠杆处于平衡状态,每个钩码受到的重力是0.5N,则弹簧测力计竖直向下的拉力是 N;拉着弹簧测力计,逐渐向右倾斜,并保持杠杆平衡,弹簧测力计的示数将 。【解题指南】(1)当杠杆倾斜时,一端下沉,一端上升,比较力与力臂的乘积,哪端乘积大?
(2)杠杆水平平衡,阻力臂的大小等于多少?杠杆自重对杠杆平衡有影响吗?
(3)如何分析实验数据?
提示:(1)下沉一端 (2)杠杆上支点与挂钩码位置之间的距离 没有 (3)将动力、动力臂和阻力、阻力臂进行加、减、乘、除,比较动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系【精讲精析】本题考查“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)当杠杆在水平位置平衡时,力臂和杠杆重合,便于测量力臂,
故应将杠杆调节到水平位置平衡。我们通过调节杠杆两端的平
衡螺母来使杠杆水平平衡,杠杆左端向下倾斜,则应将平衡螺母
向右调节。(2)在做物理实验时,为了能得到普遍规律,常改变
器材规格,多做几次实验,收集多组数据,使得出的实验结论更
可靠、更具有说服力。根据表中数据得到的结论是动力×动力
臂=阻力×阻力臂,即F1·L1=F2·L2。(3)3个钩码的重力为1.5N,即杠杆左端受到的力F1=1.5N,力臂L1=20cm;右端弹簧测力计拉
力的力臂L2=15cm,由杠杆平衡条件可得弹簧测力计的拉力F2=
=2N。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,F2的力
臂L2将变小,F1·L1不变,F2将变大,即弹簧测力计示数变大。
答案:(1)水平位置 右 (2)探究杠杆平衡所遵循的普遍规律
F1L1=F2L2 (3)2 变大【通关金钥匙】探究杠杆平衡条件的“两个”关键点
(1)按“左偏右调,右偏左调”的原则调节杠杆平衡。
(2)判断杠杆是否平衡时,对比力和力臂乘积的大小关系,而不是动力和阻力的大小关系。【变式训练】如图所示,晓月利用铁架台、带有刻度的杠杆,细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。请你回答下列问题:(1)在挂钩码前,晓月发现杠杆左端低,右端高,她将杠杆两端的平衡螺母向 调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡。其目的是 ;
。(3)改变钩码数量与位置,获取三组测量数据(如下表),可以减少实验的 ,根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是 ,并完成下表中的空格。实验测量数据记录表:【解析】本题考查杠杆平衡条件的探究。(1)杠杆左端低,右端高,则应将平衡螺母向右调节。(2)当杠杆在水平位置平衡时,力臂的大小可以直接从杠杆上读出,且在水平位置,杠杆重心落在支点上,可以克服杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(3)只分析一次实验数据,得出的结论具有偶然性,分析多次数据,可以得出普遍的实验结论。分析实验数据,可知F1L1=F2L2,故第3次实验中,阻力臂为15.00cm
答案:(1)右 (2)便于读出力臂 克服杠杆自身重力的影响 (3)偶然性 F1L1=F2L2 15.00