
1.能識(shí)別出杠桿,知道杠桿的五要素
2.通過實(shí)驗(yàn),探究杠桿的平衡條件,并能利用杠桿的平衡條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算
觀察圖中的蹺蹺板、羊角錘和開瓶器等機(jī)械,你認(rèn)為這些機(jī)械有什么共同的特點(diǎn)呢?
特點(diǎn):一根硬棒;在力的作用下能繞一個(gè)固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
1.定義:一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),這根硬棒就是一個(gè)杠桿(lever)。
“硬”的含義是指不考慮發(fā)生形變的理想情況
支點(diǎn)O:杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)
動(dòng)力F1:使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力
阻力F2:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力
動(dòng)力臂l1:支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離
阻力臂l2:支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離
1.作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力是相對(duì)而言的,動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的,但動(dòng)力和阻力的方向不一定相反。
2.力臂不一定在杠桿上,當(dāng)力的作用線不垂直于杠桿時(shí),力臂與杠桿不重合。
4.當(dāng)力的作用線恰好通過支點(diǎn)時(shí)力臂為零,這個(gè)力不能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.支點(diǎn)一定在杠桿上,動(dòng)力和阻力可以在支點(diǎn)兩側(cè),也可在支點(diǎn)同側(cè)。
例1、如圖所示,用瓶起子開啟瓶蓋時(shí)可以抽象為一個(gè)杠桿,如果不計(jì)自重,在圖中,能正確表示瓶起子工作示意圖的是( ?。?br/>2.確定動(dòng)力和阻力及其作用線。
3.畫出動(dòng)力臂和阻力臂,并標(biāo)注。
例2、如圖是一臺(tái)簡易吊車的示意圖,請畫出力F 1 的力臂l1 、阻力F2及其力臂l2。
解析: 確定支點(diǎn)為O,動(dòng)力為F1,阻力為重物G對(duì)吊車的拉力F2,根據(jù)力臂的定義即可做出相應(yīng)的力臂。
練習(xí)1.試畫出羊角錘拔釘子時(shí)的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力和相應(yīng)的力臂。
知識(shí)點(diǎn)2 杠桿的平衡條件
當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止時(shí),我們就說杠桿平衡了。
杠桿在滿足什么條件時(shí)才會(huì)平衡?
探究杠桿的平衡條件,就是要找到影響杠桿平衡的各種因素并確定它們之間的關(guān)系。
容易想到:杠桿支點(diǎn)兩側(cè)所受的動(dòng)力、阻力,以及動(dòng)力臂、阻力臂都會(huì)影響杠桿的平衡,所以應(yīng)該找出這四個(gè)量之間的關(guān)系。
問題:杠桿平衡時(shí),動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系?
猜想:1.動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂;2.動(dòng)力/動(dòng)力臂=阻力/阻力臂……
設(shè)計(jì): 先保持杠桿一側(cè)的兩個(gè)量不變,如左側(cè)的阻力和阻力臂,改變另一側(cè)的兩個(gè)量,即右側(cè)的動(dòng)力和動(dòng)力臂。 然后再保持右側(cè)的動(dòng)力和動(dòng)力臂不變,改變左側(cè)的阻力和阻力臂。 綜合分析后找出動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂這四個(gè)量之間的關(guān)系。
調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿保持水平并靜止,達(dá)到平衡狀態(tài)。
“左低右調(diào)、右低左調(diào)”
1.如圖所示,給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼,移動(dòng)鉤碼的位置,使杠桿重新在水平位置平衡。這時(shí)杠桿兩側(cè)受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受的重力的大小。
2.把右側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力記為動(dòng)力F1,左側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力記為阻力F2;測出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂l1和阻力臂l2;把F1、F2、l1、l2的數(shù)值填入下表。
3.保持阻力F2和阻力臂l2不變,改變動(dòng)力F1,相應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)力臂l1的大小,再做幾次實(shí)驗(yàn),把數(shù)值填入下表。 4.保持動(dòng)力F1和動(dòng)力臂l1不變,改變阻力F2,相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力臂l2的大小,再做幾次實(shí)驗(yàn),把數(shù)值填入下表。
要使杠桿平衡,需要滿足以下條件: 動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂
1.50.05 0.5 0.151.50.10 1.0 0.151.00.15 1.0 0.15
在上面的實(shí)驗(yàn)中,我們研究了動(dòng)力和阻力位于支點(diǎn)兩側(cè)的情況。仔細(xì)觀察下圖所示的杠桿,它與上面實(shí)驗(yàn)中研究的杠桿有什么不同?
動(dòng)力和阻力位于支點(diǎn)同側(cè),仍有F1l1=F2l2
例題、動(dòng)物園內(nèi),一位物理老師利用一個(gè)小小的彈簧測力計(jì),就測出了一頭大象的質(zhì)量(如圖)。測量時(shí)用一根長度為12 m的槽鋼作為杠桿。如圖乙所示,吊鉤固定于槽鋼的中點(diǎn)O。當(dāng)槽鋼水平靜止時(shí),彈簧測力計(jì)示數(shù)F1為200 N。測得l1為6 m,l2為4 cm。若不計(jì)鐵籠的質(zhì)量,請估算大象的質(zhì)量。g取10 N/kg。
甲 乙
根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2 有
=3×103 kg = 3 t
由題意知,拉力為動(dòng)力F1=200 N,動(dòng)力臂l1=6 m,大象的重力G等于阻力F2,阻力臂l2=4 cm=0.04 m。
在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒
支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂
1.如圖所示,OB是以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿,F(xiàn)是作用在杠桿B端的力,圖中線段AB與力 F的作用線在一條直線上,且 OA⊥AB、AC ⊥OB。線段____表示力F的力臂。(選填“OA”、 “AC”或“AB”)
力臂是支點(diǎn)O到力F作用線的距離。
2.如圖所示,在探究杠桿的平衡條件時(shí),如果掛鉤碼前杠桿沒有水平靜止,你應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母?
向右調(diào)節(jié)
解析:動(dòng)力和阻力在豎直方向,杠桿水平時(shí),力的作用線與杠桿垂直,此時(shí)支點(diǎn)到懸掛點(diǎn)間的距離就是力臂,方便測量。
3.在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中:
(1)為方便測量力臂,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使之在________位置平衡。
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這是一份人教版(2024)八年級(jí)下冊12.1 杠桿教學(xué)ppt課件,共27頁。
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