初二物理-杠杆平衡条件的应用.ppt

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1、华乐思在线教学直播课堂华乐思在线教学直播课堂马上开始马上开始请同学们准备好笔和纸，认真听讲请同学们准备好笔和纸，认真听讲杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用主讲：王邦平主讲：王邦平北京首师大附中退休物理教师。北京首师大附中退休物理教师。曾任海淀区学科带头人、兼职教研员。曾任海淀区学科带头人、兼职教研员。新课程初中物理新课程初中物理（北师大版）教材编委。（北师大版）教材编委。现任首都师范大学物理系客座教授，物理系硕现任首都师范大学物理系客座教授，物理系硕士生导师。士生导师。杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用 杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用目目 录录一一.杠杆杠杆二二.杠杆平衡杠杆平衡三三

2、.杠杆平衡的条件杠杆平衡的条件四四.杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用五五.小结小结一一.杠杆杠杆 1.杠杆是什么杠杆是什么？定义：在定义：在力力的作用下，能够绕的作用下，能够绕固固定点定点转动的转动的硬硬棒棒叫做杠杆。叫做杠杆。杠杆杠杆F2F1O数数手掌有多少个杠杆2.杠杆的几个要素杠杆的几个要素棒棒（1）不考虑质量）不考虑质量 G（2）不产生形变）不产生形变这棒真特这棒真特殊啊！殊啊！（3）可直可曲）可直可曲（1）支点支点点点（2）动力作用点）动力作用点（3）阻力作用点）阻力作用点OAB(1)动力动力 力力(2)阻力阻力F1F2(1)动力作用线动力作用线 线线(2)阻力作用线阻力作用线(

3、3)动力臂动力臂(4)阻力臂阻力臂L1L2l1l2杠杆和普通棒的区杠杆和普通棒的区别是：别是：（1）质量、形变质量、形变（2）力：动力、）力：动力、阻力阻力（3）几何）几何：点、：点、线线所以说杠杆所以说杠杆只是一只是一根特殊的棒（杆）根特殊的棒（杆）杠杆杠杆普通棒普通棒二二.杠杆平衡杠杆平衡1.运动的平衡运动的平衡 (1)平动的平衡平动的平衡(2)转动的平衡转动的平衡 平动平动的静的静止止转动的转动的静止静止绕定点绕定点匀速转匀速转动动匀速直线匀速直线运动运动2.杠杆平衡杠杆平衡（2）杠杠处于）杠杠处于匀速转动状态匀速转动状态（1）杠杆处于杠杆处于静止状态静止状态三三.杠杆平衡的条件杠杆平衡

4、的条件动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂文字文字F1 l1=F2 l2公式公式F2l2F1Ol1省力杠杆省力杠杆 F1F2F1F2l2l1l1l2费力杠杆费力杠杆 F1F2F1F2l1l2l1l2等臂杠杆等臂杠杆 F1F2l1l2当当杠杆平衡（静止（静止/匀速匀速转动）时，根据杠杆的平衡条件转动）时，根据杠杆的平衡条件F1 l1=F2 l2 ，可以将杠杆分可以将杠杆分成三类成三类l1 l2 l1 l2 l1=l2 杠杆的分类杠杆的分类省力省力 等臂等臂 费力费力四四.杆平衡条件的应用杆平衡条件的应用(一一)应用杠杆平衡条件分析和应用杠杆平衡条件分析和计算问题的一般步骤计算问题的一般步骤

5、5.根据根据杠杆平衡杠杆平衡条件条件列关系式分列关系式分析求解析求解 F1 l1=F2 l2准准备备工工作作1.找找杆杆：2.找找支点支点：O3.找找动力、阻力动力、阻力：作用点、方向、大小作用点、方向、大小F阻F动ABL1L24.作作力臂力臂 动动手1.杆杆 2.支点支点O3.力力 F1AF2B4.臂臂l1l25.条件条件F1 l1=F2 l2加菲猫和杠杆画画图吧！OBF2L1AF1L2(二二)、典型例题、典型例题例例1.画出下画出下图图中，各力中，各力对对于于支点支点O的力臂。的力臂。FO FO FOOFOFO F2F1AB例例2.如图所示是如图所示是脚踩式垃圾箱脚踩式垃圾箱的示意图的示意

6、图（1）它用到了几）它用到了几个杠杆？作出这些个杠杆？作出这些杠杆的杆，支点，杠杆的杆，支点，动力，阻力，力臂。动力，阻力，力臂。答：两个答：两个杠杆杠杆F2F1l1l2F4F3l4l3F4F3l4l3F2F1l1l2（2）下列说法）下列说法错误错误的的 有（）有（）A.两杠杆均为省力杠杆两杠杆均为省力杠杆 B.两杠杆均为费力杠杆两杠杆均为费力杠杆 C.ABC为省力杠杆为省力杠杆 D.ABC为省力杠杆为省力杠杆判断的依据：判断的依据：F1 l1=F2 l2F2F1l2l1F2F1l1l2L1L2省力杠杆省力杠杆l1l2l2l1（3）你能改装这个装置，）你能改装这个装置，使它变得更省力么？改装使

7、它变得更省力么？改装过后，与原装置相比，有过后，与原装置相比，有不足之处么？不足之处么？要使动力臂要使动力臂尽量大尽量大答案不唯一答案不唯一可动支点或可动支点或力（作用点、力（作用点、方向）方向）如图是可能的一种方式如图是可能的一种方式课间休息课间休息5分钟分钟 判断省力、费力杠杆的方法判断省力、费力杠杆的方法：根据杠杆：根据杠杆平衡条件（平衡条件（F1 l1=F2 l2）,要判断一杠杆是要判断一杠杆是否省力否省力,关键在于动力臂和阻力臂的长短关关键在于动力臂和阻力臂的长短关系。系。你能说说省力杠杆、费你能说说省力杠杆、费力杠杆的优缺点么力杠杆的优缺点么?l1 l2 省力杠杆省力杠杆l1 l2

8、 省力杠杆省力杠杆l1l2=0 l1不变不变l2逐渐增逐渐增大大某时刻某时刻l1=l2 等臂杠杆等臂杠杆l1l2l1 l2 费力杠费力杠杆杆OF2l1l1l2l1l2例例4.如图所示，杠杆的左端悬如图所示，杠杆的左端悬挂着一个重物，右端用弹簧测挂着一个重物，右端用弹簧测力计拉着，使杠杆在水平方向力计拉着，使杠杆在水平方向保持平衡，若将弹簧测力计缓慢地沿着图保持平衡，若将弹簧测力计缓慢地沿着图中虚线自位置中虚线自位置1移到位置移到位置2，并保持杠杆始，并保持杠杆始终在水平方向平衡，则弹簧测力计地读数终在水平方向平衡，则弹簧测力计地读数将怎样变化？将怎样变化？初初 DOA末末 DOAA中中 O例重

9、为例重为G的金属块静止在水平地面的金属块静止在水平地面上时，对地面的压强为上时，对地面的压强为5.4105 Pa；现将金属块用细绳挂在轻质杠杆的现将金属块用细绳挂在轻质杠杆的A端，端，B端悬挂重力端悬挂重力G的物体，如图的物体，如图8所示，当杠杆在水平位置平衡时，金所示，当杠杆在水平位置平衡时，金属块对地面的压强为属块对地面的压强为1.8105 Pa，已知，已知B端所挂物体的端所挂物体的质量为质量为4kg，OA：OB3：5。要使金属块离开地面，。要使金属块离开地面，则（则（g取取10N/kg）A.轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kgB.金属块对地面的压强只需减少3.6105PaC.只需移动支

10、点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为5：1D.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为2：5GOABGG2OABG1重力重力:G1 G1静止静止T1=G1细绳拉力细绳拉力:T1重力重力:G G静止静止N=GN=pS地面支持力地面支持力:N假设重物假设重物2没没有与杠杆连接有与杠杆连接G1G地面支持力：力：（拉）=G1地面支持力地面支持力:N细绳拉力细绳拉力:T2 杠杆平衡杠杆平衡T2l2=T1 l1（G N）l2=G1 l 1 OABG1l1l2G2OABl1l2T1T2=T2 G静止静止 N+T2=GT2=G NT2T=T假设重物假设重物2与与杠杆连接杠杆连接G1 G1静止静止T1=G

11、1T1OABG1G2假设重物假设重物2与与杠杆连接杠杆连接因为因为OA：OB3：5，m2=10kg，设，设m1，要使，要使m2离开地面离开地面，m1至少至少应为应为6kgA错错 杠杆平衡杠杆平衡T2l2=T1 l1（G N）l2=G1 l 1 离开地面的条件离开地面的条件N=0（G）l2=G1 l 1 G静止静止 N+T2=GT2=GN G1静止静止T1=G1 杠杆平衡杠杆平衡T2l2=T1 l1T2=T 2T=TG2=pSN=pS（pS-pS）l2=G1 l 1 问题是什么A.轻质杠杆轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为端所挂物体的质量至少为5kgC.只需移动支点的位置，使支点左右两侧只需移动支

12、点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为的力臂之比为5：1D.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为力臂之比为2：5B.金属块对地面的压强只需减少金属块对地面的压强只需减少3.6105PaB.?B.金属块对地面的压强只需减少金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa（pS-pS）l2=G1 l 1 C.错误错误D.正确正确G2 l2=G1 l1OABl1l2l2/l1=G1/G2=2/5例例.小东想估测出某种油的密度小东想估测出某种油的密度油油，他，他手边的测量工具只有刻度尺。小东手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。利用身边的

13、器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线首先找一根直硬棒，用细线系系在在O点点另外找一个重物另外找一个重物A挂在硬棒挂在硬棒右端，调节重物右端，调节重物A的位置，的位置，使硬棒在水平位置平衡使硬棒在水平位置平衡,此此时重物挂在硬棒上的位置为时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。，如图所示。吊起，硬棒在水平位置平衡，吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为然后将已知密度为的金属块的金属块B挂在硬棒左端挂在硬棒左端C处，处，(1)用刻度尺测出用刻度尺测出OE的长度的长度Lo；(2)把金属块把金属块B浸没在油中，把重物浸没在油中，把重物A从从E处移动到处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡

14、；处时，硬棒再次在水平位置平衡；下面是小东测出下面是小东测出油的部分实验步骤，请你按照小东油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。的实验思路，将实验步骤补充完整。（3）；（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算量计算油油的表达式为：的表达式为：小东要做什么小东要做什么：估估测测出某种油的密度出某种油的密度油油小东有什么小东有什么测量测量 工工具：具：刻度尺刻度尺 小东设计的实验：小东设计的实验：小东小东 做了什么：做了什么：(1)用刻度尺测出用刻度尺测出OE的长度的长度Lo；(2)把金属块把金属块B浸没在油中，把重物浸没在油中，把

15、重物A从从E处处移动到移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；处时，硬棒再次在水平位置平衡；应用杠杆平应用杠杆平衡条件分析衡条件分析F1F2l2l1F3F1l1l2BGF浮浮GF浮浮=F3（3）；油油=(L0-L1)/L0（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算量计算油油的表达式为：的表达式为：用刻度尺测出用刻度尺测出OD的长度的长度 L1L1(三三)杠杆在生活中的应用杠杆在生活中的应用跟着老师画画图吧！F1F2L1L2杠杆与生活杠杆与生活F1F2l1l2杠杆与军事科技杠杆与军事科技杠杆与人体杠杆与人体第一种杠杆第一种杠杆第一种杠杆的工作原理类第一种杠杆

16、的工作原理类似跷跷板，支点位于力与似跷跷板，支点位于力与重量之间。颈后部肌肉使重量之间。颈后部肌肉使头后仰的动作是体内第一头后仰的动作是体内第一种杠杆的最好实例。颅底种杠杆的最好实例。颅底的杠杆位于环枕关节的支的杠杆位于环枕关节的支点上点上第二种杠杆第二种杠杆第二种杠杆，重量位于力第二种杠杆，重量位于力与支点之间。足跟从地面与支点之间。足跟从地面抬起的动作就是这种杠杆抬起的动作就是这种杠杆的实例。小腿肌是提起体的实例。小腿肌是提起体重的力，足的大部分形成重的力，足的大部分形成杠杆。杠杆。第三种杠杆第三种杠杆第三种杠杆是体内最常见第三种杠杆是体内最常见的杠杆。力作用于重量与的杠杆。力作用于重量与

17、支点之间的杠杆上。典型支点之间的杠杆上。典型的实例是肱二头肌收缩提的实例是肱二头肌收缩提供力，屈肘关节作为支点，供力，屈肘关节作为支点，抬起前臂和手（重量）。抬起前臂和手（重量）。杠杠真神奇啊！五、小结）AOMB图515图6是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OAOB45，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1.1104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力F1为300N，此时他对水平地面的压强为1.6104Pa。若在物体M下面再加挂物体N，小强需用更大的力举起横杆B端，当AB在水平位置再次平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力F2，他对地面的压强3.3104Pa，此时细绳对横杆A端的拉力为F3。根据上述条件，下列计算结果正确的是（g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计）A物体M的质量为375kgB小强的质量为65kgCF2的大小为750NDF3的大小为1650NAOMB图5F1OF2l2l1本节课到此结束，请同学本节课到此结束，请同学们下节课准时学习！们下节课准时学习！