八级物理全册 第十章 第一节 科学探究:杠杆的平衡条件(第1课时)习题课件 (新)沪科.ppt
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1、第十章机械与人第一节科学探究:杠杆的平衡条件 第一课时杠杆及平衡条件【新【新课导课导思】思】古希腊科学家阿基米德有句名言古希腊科学家阿基米德有句名言“给给我一个支点我一个支点,我能撬我能撬动动地球地球”。他只需要。他只需要一个支点和一根足一个支点和一根足够长够长的杆的杆,在在远处远处就可以就可以将地球撬起。他将地球撬起。他这这是利用什么原理呢是利用什么原理呢?【目【目标导标导学】学】1.1.知知道道什什么么是是杠杠杆杆,能能在在杠杠杆杆上上确确认认支支点点、动动力力、阻阻力力、动动力臂和阻力臂。力臂和阻力臂。2.2.会画会画动动力臂和阻力臂。力臂和阻力臂。3.3.理解杠杆的平衡条件理解杠杆的平
2、衡条件,会利用平衡条件会利用平衡条件进进行行简单简单的的计计算。算。【自主【自主预习预习】1.1.杠杆杠杆:在力的作用下能在力的作用下能绕绕着着_转动转动的的_就称就称为为杠杆。杠杆。固定点固定点硬棒硬棒2.2.杠杆的五要素杠杆的五要素:(1)(1)支点支点:杠杆杠杆绕绕着着转动转动的的_O_O。(2)(2)动动力力:使杠杆使杠杆_的力的力F F1 1。(3)(3)阻力阻力:_:_杠杆杠杆转动转动的力的力F F2 2。固定点固定点转动转动阻碍阻碍(4)(4)动动力臂力臂:_:_的距离的距离l1 1。(5)(5)阻力臂阻力臂:_:_的距离的距离l2 2。从支点到从支点到动动力作用力作用线线从支点
3、到阻力作用从支点到阻力作用线线3.3.杠杆的平衡杠杆的平衡:杠杆在杠杆在动动力和阻力作用下力和阻力作用下_。4.4.杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件:_:_。静止静止F F1 1l1 1=F=F2 2l2 2知知识识点一点一 杠杆杠杆结结合合图图,思考以下思考以下问题问题:(1)(1)如如图图甲甲,用用竖竖直向下的力将直向下的力将钉钉子撬起来。子撬起来。(2)(2)如如图图乙乙,用斜向上的力开启瓶盖。用斜向上的力开启瓶盖。1.1.认认一一认认:在上在上图图中中标标出支点、出支点、动动力和阻力。力和阻力。参考答案参考答案:(1)(1)用螺丝刀撬钉子时用螺丝刀撬钉子时,螺丝刀与木块接触的螺丝刀与木块接
4、触的点固定不动点固定不动,为支点为支点,施加在螺丝刀上的力为动力施加在螺丝刀上的力为动力,钉子钉子对螺丝刀产生的向下的压力为阻力。对螺丝刀产生的向下的压力为阻力。(2)(2)开启瓶盖时开启瓶盖时,起子与瓶盖上部接触的点为支点起子与瓶盖上部接触的点为支点,对起子施加的向上的对起子施加的向上的力为动力力为动力,瓶盖对起子向下的力为阻力。瓶盖对起子向下的力为阻力。2.2.画一画画一画:结结合你合你标标出的支点、出的支点、动动力和阻力力和阻力,请请画出撬棒画出撬棒和开瓶器的和开瓶器的动动力臂和阻力臂。力臂和阻力臂。提示提示:从支点从支点O O向力的作用线作垂线段向力的作用线作垂线段,垂线段即为力臂垂线
5、段即为力臂,标注力臂符号标注力臂符号L L。参考答案参考答案:【微思考】【微思考】(1)(1)支点一定在杠杆上支点一定在杠杆上吗吗?参考答案参考答案:支点一定在杠杆上。支点一定在杠杆上。(2)(2)动动力和阻力使杠杆运力和阻力使杠杆运动动的作用效果相同的作用效果相同还还是相反是相反?参考答案参考答案:动力和阻力使杠杆运动的作用效果相反。动力和阻力使杠杆运动的作用效果相反。(3)(3)力臂一定在杠杆上力臂一定在杠杆上吗吗?参考答案参考答案:力臂不一定在杠杆上。力臂不一定在杠杆上。【示示范范题题1 1】(2017(2017威威海海中中考考)如如图图所所示示,轻轻质质杠杠杆杆OAOA在在路路灯灯和和
6、轻轻绳绳ABAB的的共共同同作作用用下下,在在水水平平方方向向处处于于静静止止状状态态,请请画画出出轻轻绳绳ABAB对对杠杠杆杆的的动动力力F F1 1的的力力臂臂L L1 1和和阻阻力力F F2 2的的示示意意图图。【解析】【解析】本题考查杠杆示意图的画法。轻质杠杆本题考查杠杆示意图的画法。轻质杠杆A A处用处用细绳悬挂一路灯细绳悬挂一路灯,路灯对杠杆的竖直向下的拉力为阻力路灯对杠杆的竖直向下的拉力为阻力F F2 2,作用点在作用点在A A点点;从支点向拉力的作用线引垂线从支点向拉力的作用线引垂线,垂线垂线段即为其力臂段即为其力臂L L1 1。答案答案:如图所示如图所示【备选备选例例题题】(
7、2016(2016淮淮安安中中考考)在在图图丙丙中中画画出出拉拉力力F F的的力力臂臂l(O(O为为支点支点)。【精讲精析】【精讲精析】解答本题应抓住四个问题解答本题应抓住四个问题:(1)(1)先找到支点先找到支点:O:O为支点。为支点。(2)(2)作作出出力力的的作作用用线线:将将拉拉力力F F反反向向延延长长,作作出出其其作作用用线线,用不带箭头的虚线表示。用不带箭头的虚线表示。(3)(3)作作出出力力的的作作用用线线的的垂垂线线段段:从从支支点点O O向向F F的的作作用用线线引引垂线。垂线。(4)(4)标出力臂标出力臂,标出相应的字母标出相应的字母l符号即可。符号即可。答案答案:如图所
8、示如图所示:【微点【微点拨拨】(1)(1)画力臂的方法。画力臂的方法。确定支点确定支点作出力的作用作出力的作用线线作垂作垂线线段段标标出力臂。出力臂。(2)(2)确定支点确定支点:将杠杆将杠杆转转一下一下,找出固定不找出固定不动动的点。的点。(3)(3)找找力力的的作作用用线线:将将力力的的方方向向延延长长或或反反向向延延长长的的一一条条直直线线。且延。且延长线长线用虚用虚线线表示。表示。(4)(4)力力臂臂是是支支点点到到力力的的作作用用线线的的垂垂直直距距离离,不不是是支支点点到到力力的作用点的的作用点的连线连线。【知【知识识拓展】拓展】动动力和阻力及方向的判断力和阻力及方向的判断:抓住抓
9、住“转动转动”的特点来判断的特点来判断动动力、阻力的方向力、阻力的方向(1)(1)动动力和阻力的判断力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的明确使用杠杆的目的,则为则为了达了达到目的而施加的到目的而施加的这这个力即个力即为动为动力力,而阻碍达到目的的力而阻碍达到目的的力即即为为阻阻力力。如如图图,用用钳钳子子夹夹物物体体,我我们们施施加加在在柄柄上上的的力力是是为为了了使使钳钳口口夹夹住住物物体体,则则施施加加在在钳钳子子柄柄上上的的力力即即为为动动力力,而而东东西西为为了了不不被被夹夹住住,要要产产生生一一个个反反抗抗的的力力,即即物物体体施施加加给钳给钳口向外的力即口向外的力即为为阻力。阻力。(
10、2)(2)动动力和阻力方向的判断力和阻力方向的判断:只在只在动动力作用下杠杆的力作用下杠杆的转动转动认认定定为为正正转转,动动力作用下正力作用下正转转的方向的方向为动为动力的方向。力的方向。则则只有阻力作用只有阻力作用时时必定使杠杆反必定使杠杆反转转,阻力作用点阻力作用点处处反反转转方方向就是阻力的方向。向就是阻力的方向。知知识识点二点二 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件1.1.提提出出问问题题:杠杠杆杆平平衡衡时时,动动力力、动动力力臂臂和和阻阻力力、阻阻力力臂臂之之间间存在着怎存在着怎样样的关系呢的关系呢?2.2.猜想与假猜想与假设设:_:_。参考答案参考答案:猜想猜想1:1:动力动力
11、+动力臂动力臂=阻力阻力+阻力臂阻力臂猜想猜想2:2:动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂3.3.设计设计与与进进行行实验实验(如如图图所示所示):):(1)(1)调节调节螺母螺母,将没挂将没挂钩码钩码的杠杆的杠杆调调至水平位置平衡。至水平位置平衡。(2)(2)改改变变悬悬挂挂的的钩钩码码个个数数(动动力力F F1 1、阻阻力力F F2 2),),移移动动其其悬悬挂挂的位置的位置,使杠杆仍在水平位置平衡使杠杆仍在水平位置平衡,将数据填入表中。将数据填入表中。4.4.分析数据分析数据,得出得出结论结论:实验实验次数次数动动力力F F1 1/N/N动动力臂力臂l1 1/m/m阻力阻力F F2
12、 2/N/N阻力臂阻力臂l2 2/m/m1 11 10.050.050.50.50.100.102 21 10.10.10.50.50.20.23 32 20.20.24 40.10.14 43 30.20.23 30.20.2分析数据可知分析数据可知,杠杆的平衡条件是杠杆的平衡条件是_。提示提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻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进行分析,力臂越长力臂越长,需要的力越小需要的力越小,力臂越短力臂越短,需需要的力越大要的力越大,二者之间可能是反比关系二者之间可能是反比关系,再比较动力和再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小
13、关系动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发现动力与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。杆平衡的条件。参考答案参考答案:动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂或阻力臂或F F1 1l1 1=F=F2 2l2 25.5.交流交流讨论讨论:(1)(1)实验实验前前,如何如何调节调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡平衡螺母使杠杆在水平位置平衡?参参考考答答案案:按按照照“左左偏偏(沉沉)右右调调,右右偏偏(沉沉)左左调调”的的原原则则。若若杠杠杆杆左左端端下下沉沉,则则将将平平衡衡螺螺母母向向右右调调;若若杠杠杆杆右右端端下下
14、沉沉,则将平衡螺母向左调。则将平衡螺母向左调。(2)(2)为为什么使杠杆在水平位置平衡什么使杠杆在水平位置平衡?参考答案参考答案:便于从杠杆上直接读出力臂。便于从杠杆上直接读出力臂。消除杠杆自身重力对实验的影响。消除杠杆自身重力对实验的影响。(3)(3)实验实验中中,为为什么收集多什么收集多组实验组实验数据数据?参参考考答答案案:通通过过对对比比多多组组实实验验数数据据得得出出结结论论,使使实实验验结结论论更具有普遍性。更具有普遍性。(4)(4)如如果果利利用用弹弹簧簧测测力力计计分分别别向向各各个个方方向向拉拉动动杠杠杆杆一一端端代替代替钩码钩码,能否得出杠杆的平衡条件能否得出杠杆的平衡条件
15、?参参考考答答案案:能能,利利用用弹弹簧簧测测力力计计向向各各个个方方向向拉拉动动杠杠杆杆时时仍仍然然能能保保持持平平衡衡,再再利利用用刻刻度度尺尺测测出出力力臂臂的的大大小小,分分析析得得出出结论。结论。【知【知识识拓展】拓展】猜想和假猜想和假设设的关的关键键:猜猜想想与与假假设设是是根根据据生生活活经经验验或或在在观观察察与与实实验验的的基基础础上上,应应用用科科学学原原理理,围围绕绕探探究究的的问问题题设设想想出出的的可可能能出出现现的的结结果果.猜猜想想既既有有科科学学性性又又有有推推测测性性,是是可可以以检检测测的的,不不是是盲盲目猜目猜测测。解决解决这类问题这类问题的一般步的一般步
16、骤骤是是:(1)(1)针对问题针对问题按日常按日常经验经验或事或事实实提出猜想与假提出猜想与假设设。(2)(2)针对问题针对问题运用运用经验经验与直与直觉觉提出猜想。提出猜想。(3)(3)针针对对问问题题根根据据物物理理科科学学本本身身的的思思维维过过程程建建立立猜猜想想与与假假设设:搜搜寻寻事事实实归纳归纳分析分析形成猜想。形成猜想。(4)(4)运用运用“类类比法比法”或或“逆反原理逆反原理”等方法等方法进进行猜想。行猜想。【示示范范题题2 2】(2017(2017遵遵义义中中考考)小小锦锦小小组组用用刻刻度度均均匀匀的的匀匀质质杠杠杆杆进进行行“探探究究杠杠杆杆平平衡衡条条件件”的的实实验
17、验中中,每每个个钩钩码码质质量相等。量相等。(1)(1)将杠杆的中点置于支架上将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止当杠杆静止时时,发现发现杠杆左杠杆左端下沉端下沉,他将杠杆左端平衡螺母向右他将杠杆左端平衡螺母向右调节调节到最大限度后到最大限度后,杠杆左端仍有杠杆左端仍有轻轻微下沉微下沉,这时这时他他应应将右端的平衡螺母向将右端的平衡螺母向_端端调节调节,才能使杠杆在水平位置平衡。才能使杠杆在水平位置平衡。(2)(2)如如图图甲所示是他在探究甲所示是他在探究过过程中的一个情境程中的一个情境,接下来他接下来他在两在两边钩码边钩码的下方各加一个相同的的下方各加一个相同的钩码钩码,并将左端并将左端钩码钩
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