杠桿的特點(diǎn)杠桿的平衡條件生活中的杠桿
1. 定義 在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械。
物理思想杠桿是從具有復(fù)雜外形的機(jī)械中抽象出來(lái)的理想模型,其本質(zhì)是一根可以繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。前面學(xué)習(xí)的連通器也是一個(gè)理想模型。
3. 杠桿五要素的理解(1)杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上,可以在杠桿的一端,也可以在杠桿的中間某點(diǎn)。用同一根硬棒做杠桿,使用方法不同,支點(diǎn)位置可能不同,如圖1 甲、乙所示。
(2)作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力是相對(duì)而言的,可根據(jù)人們的需要來(lái)確定。動(dòng)力和阻力的方向不一定相反,但動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的,如圖2 所示。
(3)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離,即力臂是點(diǎn)到線的距離,不是點(diǎn)到點(diǎn)的距離。(4)力臂有時(shí)在杠桿上,有時(shí)不在杠桿上。(5)如果力的作用線恰好通過支點(diǎn),則其力臂為零,此時(shí)這個(gè)力不能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
(6)力臂的三種表示方法(圖3)。
深度理解1.杠桿定義中的力是指作用在杠桿上的力,因此杠桿是受力物體。2.杠桿在力的作用下是繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),而不是整體向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)(平動(dòng))。
歸納總結(jié) 力臂作圖解題模型(1)類型一:已知力畫力臂。一找點(diǎn):找支點(diǎn)。二畫線:畫力的作用線,需要延長(zhǎng)的部分用虛線。三作垂線段:由支點(diǎn)向力的作用線作垂線。四標(biāo)力臂:可以用大括號(hào)標(biāo)出力臂,并用字母L1或L2標(biāo)注。(2)類型二:已知力臂畫力。過力臂的端點(diǎn)(非支點(diǎn))作力臂的垂線,并延長(zhǎng)至杠桿,垂線與杠桿的交點(diǎn)即為力的作用點(diǎn)。力的方向要根據(jù)杠桿平衡狀態(tài)來(lái)判斷。
[中考·棗莊] 用手提起重物時(shí),前臂可簡(jiǎn)化為杠桿:橈骨在肱二頭肌(牽引力F1)的作用下,繞肘關(guān)節(jié)(支點(diǎn)O)轉(zhuǎn)動(dòng),如圖4甲所示。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出動(dòng)力F1 的力臂L1 和阻力F2 的示意圖。
解題秘方:根據(jù)力臂的定義,畫出“點(diǎn)”到“線”的距離。根據(jù)動(dòng)力與阻力方向的關(guān)系確定阻力的方向。
解析:F1 的力臂L1 為支點(diǎn)O 到F1 作用線的距離;動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反,由此判斷阻力的方向豎直向下。
1. 如圖所示,杠桿在力F1、F2 作用下處于平衡狀態(tài),L1 為F1 的力臂。請(qǐng)?jiān)趫D中作出F2 的力臂L2 及力F1 的示意圖。
1. 杠桿平衡 杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng),稱為杠桿平衡。2. 探究杠桿平衡條件(1)實(shí)驗(yàn)器材 杠桿、支架、鉤碼、刻度尺、細(xì)線等。(2)制訂方案①實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡。
② 在杠桿的兩側(cè)分別掛上一串一定數(shù)量的鉤碼,調(diào)節(jié)其位置,讓杠桿再次水平平衡。③ 通過增減鉤碼的數(shù)量,或用彈簧測(cè)力計(jì)替換其中一串鉤碼拉杠桿,改變動(dòng)力或動(dòng)力臂的大小,并隨之調(diào)節(jié)阻力或阻力臂的大小,使杠桿在水平位置重新平衡。
(3)收集證據(jù)按照方案進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)每次杠桿平衡時(shí),動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂可能不一樣,但動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積,即動(dòng)力× 動(dòng)力臂= 阻力× 阻力臂(F1×L1=F2×L2)。
3. 杠桿平衡條件(1)內(nèi)容:動(dòng)力× 動(dòng)力臂= 阻力× 阻力臂。(2)字母表示:F1×L1=F2×L2。(3)說明:當(dāng)F1L1=F2L2 時(shí),杠桿平衡;當(dāng)F1L1>F2L2 時(shí),杠桿朝動(dòng)力F1 的方向轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)F1L1r,故F1

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第一節(jié) 杠桿

版本: 北師大版(2024)

年級(jí): 八年級(jí)下冊(cè)(2024)

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