课件80张PPT。第一节 杠杆在力的作下,能绕某一固定点转动的硬棒,物理学中叫杠杆.支点O动力F1阻力F2动力臂L1(规定)阻力臂L2 (规定)1.什么是力臂?2.力臂是杠杆的一部分吗?3.力臂一定在杠杆上吗?力臂是一个概念,不是实物,更不是杠杆的一部分。力臂不一定都在杠杆上力臂是点到直线的距离不是两点间的距离动力、阻力都是杠杆受到的力!
支点、动力作用点、阻力作用点都在____上!
正确判断阻力的方向!杠杆重点提示 F1F2L1L2O要点 找三点 画六线 定两长 L1L2(1)找三点(2)画六线(3)定两长支点、动力作用点、阻力作用点两个力、两个力的作用线、两个垂线定两力臂的长L2L1画出图中杠杆各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。共同体验力臂一定在杠杆上吗?共同体验F2 F3什么相同什么不同作用在杠杆上的力,作用点和大小不变,仅方向改变,力臂也会改变F2思考:F2在逆时针旋转到水平位置的过程中,力臂是怎样变化的,何时最大?何时最小?当力垂直于支点和力的作用点的连线时,力臂最大,最大值为两点连线;力的作用线过支点时力臂最小,最小值为零。F2芜湖长江大桥,这座目前我国科技含量最高的特大型公、铁路两用斜拉索桥梁的建成,大桥的建设,用到了很多物理学的知识和研究方法。将大桥的结构进行简化,取其部分可以抽象成如图所示的模型。①可以看出它用到了 的相关知识,其中O是 , 代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
②为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当增加桥的高度,请分析原因。③假如让你来设计新的斜拉索式大桥,你还能提出什么方法可以减轻钢索承受的拉力?(说出一种方法即可)杠杆支点F1(光线、磁感线、杠杆)④你知道吗?在上述的研究中,我们用到了物理学中很重要的一种研究方法:建立模型。建立模型可以帮助人们透过现象,忽略次要因素,从本质认识和处理问题;建立模型还可以帮助人们研究不是甚至无法直接观察的现象。想想看,在初中物理学习中,你在研究哪些问题时也用到了这种方法?请你举一例具体说明。 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,动力臂大小的变化情况是( )
A.大小不变
B.由小变大
C.先变大后变小
D.先变小后变大
FFA 如图所示杠杆,在A端施一个始终保持水平方向的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,动力臂的变化情况是( )
A.大小不变
B.由小变大
C.变小
D.变大
GC 如图所示杠杆,在A端施一个始终竖直方向的力F,当杠杆由如图实线位置匀
速转动到虚线位
置时,动力臂的
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找出下列各图中动力和阻力,并画出杠杆力臂。O找出下列各图中动力和阻力,并画出杠杆力臂。OF1F2L1L21.什么是杠杆
2.杠杆的五要素
3.动力、阻力的作用点在杠杆上
4.力臂不是实物
5.画力臂的要点:找三点 、画六线、 定两长
6.力臂是点到线的距离而非两点间的距离
7.若一力作用在杠杆上,作用点不变,大小不变,但作用方向改变,力臂也随之而改杠杆平衡的条件静止 (任何位置下的静止
如:水平或倾斜)
缓慢的匀速转动一、什么是杠杆平衡 动力 动力臂 阻力 阻力臂二、杠杆平衡的条件1.影响杠杆平衡的因素有哪些? 各因素组成什么关系时杠杆才平衡?猜想四:F1·L1=F2·L22.探索杠杆平衡的条件2.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1.选择如图器材3.杠杆的支点通过杠杆的重心(消除杠杆重力对实验的影响)4.在杠杆支点的左边挂一定量的钩码右边也挂上钩码,直至杠杆平衡为止。5.挂钩码后,不能再动平衡螺母。6.读数时,要求杠杆仍处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度。7.重复多做几次平衡实验,得到不同数据。8.将数据记录下来分析得出结论。Ol1 = 20 cml2 = 10cm F1 =0.49NF2 = 0.98N左边:
右边:4格、1个。2格、2个。Ol1 = 15 cml2 = 5 cm F1 =0.49NF2 = 1.47N左边:
右边:3格、1个。1格、3个。Ol1=15cml2=10cmF2 = 1.47N
仔细探究F1 =0.98N左边:
右边:3格、2个。2格、3个。阻力?阻力臂
动力?动力臂
0.490.9820100.491.471550.981.4715109.89.87.357.3514.714.7分析归纳杠杆的平衡条件:
动力 X 动力臂=阻力 X 阻力臂用字母表示为:
F1 l1 = F2 l2结论:当杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一一根轻质扁担长1.8m,前后两端分别挂上
重600N和200N的货物,问:人肩应挑在离前端
多远处才能使扁担平衡?分析:人肩挑处是扁担的支点O,前后两货物的重分别为动力和阻力,要求的肩处离前端的距离是动力臂。F1=G1=600NF2=G2=200NOl1l2L=1.8m已知:L= 1.8 m F1= 600N
F2=200N
求: L1=?
解:根据L1+L2=1.8m得出
L2=1.8m-L1---(1)
根据杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2
将(1)代入得
600N X L1=200N X (1.8m-L1)
解之得:L1=0.45m
答:人肩应挑在离前端0.45m
才能使扁担平衡。
--------必要说明
--------等式变形
--------必要说明
--------公式
--------必要说明
--------带入数据
--------结果
--------答解得 L1=0.45m L2=1.35m------------------------文字说明
------------------------公式
------------------------文字说明
-----------------------带入数据
------------------------结果
------------------------答解:由已知和杠杆平衡的条件列方程如下带入数据得 答:人肩应挑在离前端0.45m
才能使扁担平衡。有一根杠杆,动力为1000N,阻力为3000N,
动力臂为1.5m,求:它的阻力臂为多少?已知:F1=1000N F2=3000N l1=1.5m
求 :l2=?解 :根据杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2
L2 =F1L1 / F2
=(1000N×1.5m)÷3000N
=0.5m
答 :它的阻力臂为0.5m.------------------------文字说明
------------------------公式
------------------------公式变形
-----------带入数据
------------------------结果
------------------------答假期里,小兰和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动。活动要求是:家庭成员中的任意两名成员分别站在如图的木板上,恰好使木板水平平衡。
(1)若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N,小兰站在距离中央支点2m的一侧,爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡?
(2)若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上,现在他们同时开始匀速相向行走,小兰的速度是0.5m/s,爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏?
F动L动=F阻L阻----------平衡 平衡力------------平衡状态
平衡力矩-----------平衡状态F动L动>F阻L阻----------动力端下降F动L动<F阻L阻----------阻力端下降当条件改变后,如何确定杠杆的那一端会下降呢?F动L动=F阻L阻----------平衡F动L动>F阻L阻----------动力端下降当其他量不变,F动增大时当其他量不变,L动增大时F动L动>F阻L阻----------动力端下降L动的增大若阻力部分不变,在L动增大的同时,怎样改变F动,杠杆才能仍然保持平衡?三、杠杆平衡条件的应用⑴L1:L2=______·⑵在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码,杠杆____平衡,___边会下降例1:如图,在已平衡的空杠杆两边分别挂上不同数量的钩码后,杠杆仍然平衡,则1:2不再右⑶若使杠杆再次平衡,可在 ___边的钩码下再挂 ___ 个钩码⑷也可以不改变钩码数量,将__边钩码__移 _格或两边钩码向__各移动 __ 格左11右左外2⑸若使再次平衡的杠杆两边同时去掉一个钩码,则 ___ 边将下降。-----“极端判断法”左一根均匀铜丝,在中点处支住它刚好平衡,现将其右端从中对折起来,如图所示,则杠杆
A.仍水平;
B.左端下降;
C.右端下降;
D.无法判断。右侧力臂变小了小明和小华合作做“研究杠杆平衡条件”的实验
(1)实验时,小明先调节杠杆在水平位置平衡,你认为这样做的好处是 _____ ___ .
(2)小华将四个重力均为0.5N的钩码挂在杠杆左端后,又将弹簧测力计钩在杠杆A处的细线上.要使杠
杆在水平位置平衡,且弹
簧测力计的示数最小,则
小华应沿 _______的方向
拉弹簧测力计.以便直接读出力臂的长度竖直向上在此情况下,小华读出弹簧测力计示数为4.2N.小明和小华对实验数据分析后得到的结论是:在误差允许的范围内,
动力×动力臂 = 阻力×阻力臂.
你认为他们这样就得出结论是
否合理?____;简述理
由:________________合理支点处的摩擦导致弹簧秤的示数偏大不能保证绝对竖直向上一个原来水平静止的杠杆,如果再作用一个力后,杠杆仍能处于静止状态,则此力可能是
A. 竖直作用于动力点上
B. 竖直作用于阻力点上
C.作用在杠杆的任一点,但力的作用线必须经过支点
D. 作用在杠杆的任一点,但力的作用线必须与杠杆垂直杠杆的分类省力杠杆费力杠杆等臂杠杆特点
应用特点应用特点应用:省力,费距离:费力,省距离:不省力,也不省距离四、三类杠杆的特性F1F2L1L2若L1 =4m
L2 =1m
F2=100N
F1=?L动>L阻的杠杆省力若L动=nL阻
则F动= F阻省力杠杆的特点L动=4L阻费距离省到几分之一的力,费几倍的距离。 S动=nS阻省力杠杆F2F1动力臂L1阻力臂L2若L1 =4m
L2 =5m
F2=100N
F1=?nL动< L阻的杠杆费力杠杆的特点费几倍的力,省到几分之一的距离。S动= S阻L阻=4L动省距离费力杠杆F2F1动力臂L1阻力臂L2不省力,也不省距离举例?等臂杠杆的特点L动= L阻的杠杆小结异形杠杆分析在下列工具中省力的是哪一组( )
A. 铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起钉子;
B. 镊子、钓鱼杆、剪子;
C. 铡刀、天平、钓鱼杆;
D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。练习一ABCDA练习二下列说法中哪些是正确的( )
A. 使用杠杆一定会省力;
B. 省力杠杆的动力臂一定小于阻力臂;
C. 动力臂是支点到动力作用点的距离;
D. 等臂杠杆不省力也不省距离。BCD图中的等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳子的拉力F与A端重力G相比( )
A. F=G;
B. F〈 G;
C. F 〉G;
D. 无法比较。练习三提示ABCD图中的等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳子的拉力F与A端重力G相比( )
A. F=G;
B. F<G;
C. F>G;
D. 无法比较。练习三ABCD先画出力臂,
再进行判断利用杠杆的平衡条件解决有关问题1.确定杠杆的支点。3.确定各个力的力臂。2.分析杠杆受到的动力和阻力,明确各力的大小和方向。4.根据杠杆的平衡条件列出关系式求解,必要时要对结果进行讨论。五、典型题3.一根直杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力,如图示,在力F使直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中,力F大小的变化情况应是
A.一直在增大
B.一直在减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大L21、找出杠杆的五要素;
2、判断动力臂L1、阻力臂L2的变化情况;
3、由杠杆平衡条件( F1L1= F2L2 )进行分析。分析:4.如图,O是杠杆的支点,为了提高重物G,用与杠杆始终垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中 A.杠杆始终是省力的;
B.杠杆始终是费力的;
C.杠杆先是省力的,后是费力的;
D.杠杆先是费力的后是省力的。 分析:∵F始终垂直杠杆,∴L1保持 ; 杠杆在缓慢提升过程中,L2逐渐 。开始时,L1>L2,是 ;最终状态,L1<L2是 。不变增大省力杠杆费力杠杆L2知识点:
1.杠杆的平衡状态
2.杠杆平衡的条件
3.省力杠杆、费力杠杆
考点:
1.实验操作的理由
2.利用杠杆平衡条件求力、力臂
3.动态调节下判断杠杆的省力、费力六、小结 如图,重物G=400N,AB=20cm,BC=60cm,CD=60cm,求将重物G提起时所用的最小动力(图中装置可绕A点转动)
?????????????????????????????????????????1七、练习 一根蜡烛截成长度不同的两段竖立在杠杆的两边,如图且杠杆平衡,若同时点燃蜡烛(设燃烧速度相同),则杠杆的 ___端将翘起。 (2003.南京)2右 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
G3. F l1 = G l2BFF若F始终水平向右呢? 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.由大变小
B.由小变大
C.先变大后变小
D.先变小后变大4. F l1 = G l2F若F始终竖直向上呢?
若F始终水平向右呢? 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 F l1 = G l2F5.若F始终竖直向上呢?
若F始终水平向右呢? 如图,一轻质杆OA一端固定在 竖直墙上,可绕O点转动,已知0A=3m,OB=2m,在A点处悬挂一重物G,质量为2kg,若在B处施一竖直向上的拉力F,使杠杆在水平线上平衡,此时拉力F为多少? 1.八、作业 如图:OB=2BA, 物体重为60N,不计杠杆自身重力,绳与杆的夹角为30。,则绳的拉力为多少? 2. 如图:杠杆上标有刻度,GB=4.5N,GA=8N,杠杆水平平衡时,A物体对杠杆的拉力是多少牛顿?
此时A物体受到地面对它的支持力为多少?3. 一位瓜农用1.2米的扁担挑一担西瓜,前面一筐瓜重350牛,后面一筐重250牛.他的肩应放在扁担的什么位置,扁担才能平衡?若前后筐各减少50牛的瓜,肩应在什么位置扁担才能保持平衡?(扁担及筐的重力不计)4. 如图,OA是起重机的吊臂,可绕O点转动。在距O点6m远的B处吊有重3000N的物体,为保证吊臂在水平位置平衡,则绕过定滑轮斜向下的拉力F为_____N。将吊臂缓慢拉起,使A点升
高2m的过程中,
拉力会
变___。
(绳重、吊臂重、
摩擦均不计) 5.3600小