八年级物理全册第十章第一节科学探究杠杆的平衡条件第1课时习题课件新版沪科版

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【新课导思【新课导思】 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, ,我能撬动地球我能撬动地球”。他只需要。他只需要一个支点和一根足够长的杆一个支点和一根足够长的杆, ,在远处就可以在远处就可以将地球撬起。他这是利用什么原理呢将地球撬起。他这是利用什么原理呢? ? 【目标导学【目标导学】1.1.知道什么是杠杆知道什么是杠杆, ,能在杠杆上确认支点、动力、阻力、能在杠杆上确认支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。动力臂和阻力臂。2.2.会画动力臂和阻力臂。会画动力臂和阻力臂。3.3.理解杠杆

2、的平衡条件理解杠杆的平衡条件, ,会利用平衡条件进行简单的计会利用平衡条件进行简单的计算。算。 【自主预习【自主预习】1.1.杠杆杠杆: :在力的作用下能绕着在力的作用下能绕着_转动的转动的_就称就称为杠杆。为杠杆。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: :杠杆绕着转动的杠杆绕着转动的_o_o。(2)(2)动力动力: :使杠杆使杠杆_的力的力f f1 1。(3)(3)阻力阻力:_:_杠杆转动的力杠杆转动的力f f2 2。固定点固定点转动转动阻碍阻碍(4)(4)动力臂动力臂:_:_的距离的距离l1 1。(5)(5)阻力臂阻力臂:_:_的距离的距离l2 2

3、。从支点到动力作用线从支点到动力作用线从支点到阻力作用线从支点到阻力作用线3.3.杠杆的平衡杠杆的平衡: :杠杆在动力和阻力作用下杠杆在动力和阻力作用下_。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知识点一知识点一 杠杆杠杆结合图结合图, ,思考以下问题思考以下问题: :(1)(1)如图甲如图甲, ,用竖直向下的力将钉子撬起来。用竖直向下的力将钉子撬起来。(2)(2)如图乙如图乙, ,用斜向上的力开启瓶盖。用斜向上的力开启瓶盖。1.1.认一认认一认: :在上图中标出支点、动力和阻力。在上图中标出支点、动力和阻力。参考答案参考答案: :(1

4、)(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: :结合你标出的支点、动力和阻力结合你标出的支点、动力和阻力, ,请画出撬请画出撬棒和开瓶器的动力臂和阻力臂。棒和开

5、瓶器的动力臂和阻力臂。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)支点一定在杠杆上吗支点一定在杠杆上吗? ?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)动力和阻力使杠杆运动的作用效果相同还是相反动力和阻力使杠杆运动的作用效果相同还是相反? ?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)力臂一定在杠杆上吗力臂一定在杠杆上吗? ?参考答案参考答案: :力臂不一

6、定在杠杆上。力臂不一定在杠杆上。【示范题【示范题1 1】(2017(2017威海中考威海中考) )如图所示如图所示, ,轻质杠杆轻质杠杆oaoa在路灯和轻绳在路灯和轻绳abab的共同作用下的共同作用下, ,在水平方向处于静止状在水平方向处于静止状态态, ,请画出轻绳请画出轻绳abab对杠杆的动力对杠杆的动力f f1 1的力臂的力臂l l1 1和阻力和阻力f f2 2的的示意图。示意图。【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, ,

7、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【备选例题【备选例题】(2016(2016淮安中考淮安中考) )在图丙中画出拉力在图丙中画出拉力f f的力臂的力臂l(o(o为支点为支点) )。【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)作出力的作用线作出力的作用线: :将拉力将拉力f f反向延长反向延长, ,作出其作用线作出其作用线, ,用不带箭头的虚线表示。用不带箭头的虚线表示。(

8、3)(3)作出力的作用线的垂线段作出力的作用线的垂线段: :从支点从支点o o向向f f的作用线引的作用线引垂线。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: :如图所示如图所示: : 【微点拨【微点拨】(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线作出力的作用线作垂线段作垂线段标出力臂。标出力臂。(2)(2)确定支点确定支点: :将杠杆转一下将杠杆转一下, ,找出固定不动的点。找出固定不动的点。(3)(3)找力的作用线找力的作用线: :将力的方向延长或反向延长的一条将力的方向延长或反向延长的一条直线。且延长线用虚

9、线表示。直线。且延长线用虚线表示。(4)(4)力臂是支点到力的作用线的垂直距离力臂是支点到力的作用线的垂直距离, ,不是支点到不是支点到力的作用点的连线。力的作用点的连线。【知识拓展【知识拓展】动力和阻力及方向的判断动力和阻力及方向的判断: :抓住抓住“转动转动”的特点来判断动力、阻力的方向的特点来判断动力、阻力的方向(1)(1)动力和阻力的判断动力和阻力的判断: :明确使用杠杆的目的明确使用杠杆的目的, ,则为了达则为了达到目的而施加的这个力即为动力到目的而施加的这个力即为动力, ,而阻碍达到目的的力而阻碍达到目的的力即为阻力。如图即为阻力。如图, ,用钳子夹物体用钳子夹物体, ,我们施加在

10、柄上的力我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体是为了使钳口夹住物体, ,则施加在钳子柄上的力即为动则施加在钳子柄上的力即为动力力, ,而东西为了不被夹住而东西为了不被夹住, ,要产生一个反抗的力要产生一个反抗的力, ,即物体即物体施加给钳口向外的力即为阻力。施加给钳口向外的力即为阻力。(2)(2)动力和阻力方向的判断动力和阻力方向的判断: :只在动力作用下杠杆的转只在动力作用下杠杆的转动认定为正转动认定为正转, ,动力作用下正转的方向为动力的方向。动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转则只有阻力作用时必定使杠杆反转, ,阻力作用点处反转阻力作用点处反转方向就是阻力的方

11、向。方向就是阻力的方向。知识点二知识点二 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件1.1.提出问题提出问题: :杠杆平衡时杠杆平衡时, ,动力、动力臂和阻力、阻力动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系呢臂之间存在着怎样的关系呢? ?2.2.猜想与假设猜想与假设:_:_。参考答案参考答案: :猜想猜想1:1:动力动力+ +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.设计与进行实验设计与进行实验( (如图所示如图所示):):(1)(1)调节螺母调节螺母, ,将没挂钩码的杠杆调至水平位置平衡。将没挂钩码的杠杆调至水平位置平衡。

12、(2)(2)改变悬挂的钩码个数改变悬挂的钩码个数( (动力动力f f1 1、阻力、阻力f f2 2),),移动其悬移动其悬挂的位置挂的位置, ,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, ,得出结论得出结论: :实验次实验次数数动力动力f f1 1/n/n动力臂动力臂l1 1/m/m阻力阻力f f2 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

13、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

14、: :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.交流讨论交流讨论: :(1)(1)实验前实验前, ,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡? ?参考答案参考答案: :按照按照“左偏左偏( (沉沉) )右调右调, ,右偏右偏( (沉沉) )左调左调”的原的原则。若杠杆左端下沉则。若杠杆左端下沉, ,则将平衡螺母向右调则将平衡螺母向右调; ;若杠杆右若杠杆右端下沉端下沉, ,则将平衡螺母向左调。则将平衡螺母向左调。(2)(2)为什么使杠杆在水平位置平衡为什么使杠杆在水平位置平衡? ?参考答案参考答案: :便

15、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)实验中实验中, ,为什么收集多组实验数据为什么收集多组实验数据? ?参考答案参考答案: :通过对比多组实验数据得出结论通过对比多组实验数据得出结论, ,使实验结使实验结论更具有普遍性。论更具有普遍性。(4)(4)如果利用弹簧测力计分别向各个方向拉动杠杆一端如果利用弹簧测力计分别向各个方向拉动杠杆一端代替钩码代替钩码, ,能否得出杠杆的平衡条件能否得出杠杆的平衡条件? ?参考答案参考答案: :能能, ,利用弹簧测力计向各个方向拉动杠杆时利用弹簧测力计向各个方向拉动杠杆时仍然能

16、保持平衡仍然能保持平衡, ,再利用刻度尺测出力臂的大小再利用刻度尺测出力臂的大小, ,分析分析得出结论。得出结论。【知识拓展【知识拓展】猜想和假设的关键猜想和假设的关键: :猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上, ,应用科学原理应用科学原理, ,围绕探究的问题设想出的可能出现的结围绕探究的问题设想出的可能出现的结果果. .猜想既有科学性又有推测性猜想既有科学性又有推测性, ,是可以检测的是可以检测的, ,不是盲不是盲目猜测。目猜测。解决这类问题的一般步骤是解决这类问题的一般步骤是: :(1)(1)针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。针

17、对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。(2)(2)针对问题运用经验与直觉提出猜想。针对问题运用经验与直觉提出猜想。(3)(3)针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设假设: :搜寻事实搜寻事实归纳分析归纳分析形成猜想。形成猜想。(4)(4)运用运用“类比法类比法”或或“逆反原理逆反原理”等方法进行猜想。等方法进行猜想。【示范题【示范题2 2】(2017(2017遵义中考遵义中考) )小锦小组用刻度均匀的小锦小组用刻度均匀的匀质杠杆进行匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件探究杠杆平衡条件”的实验中的实验中, ,每个钩每个钩码质量相等。码质量相等。(1

18、)(1)将杠杆的中点置于支架上将杠杆的中点置于支架上, ,当杠杆静止时当杠杆静止时, ,发现杠杆发现杠杆左端下沉左端下沉, ,他将杠杆左端平衡螺母向右调节到最大限度他将杠杆左端平衡螺母向右调节到最大限度后后, ,杠杆左端仍有轻微下沉杠杆左端仍有轻微下沉, ,这时他应将右端的平衡螺这时他应将右端的平衡螺母向母向_端调节端调节, ,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)如图甲所示是他在探究过程中的一个情境如图甲所示是他在探究过程中的一个情境, ,接下来接下来他在两边钩码的下方各加一个相同的钩码他在两边钩码的下方各加一个相同的钩码, ,并将左端钩并将左端钩码移到左端离支点第

19、三格处码移到左端离支点第三格处, ,为了使杠杆在水平位置平为了使杠杆在水平位置平衡衡, ,他应将右端钩码移动到右端离支点第他应将右端钩码移动到右端离支点第_格处。格处。(3)(3)通过不断改变两端所挂钩码的个数和位置通过不断改变两端所挂钩码的个数和位置, ,使杠杆使杠杆在水平位置平衡在水平位置平衡, ,并记录各次实验数据并记录各次实验数据, ,通过对数据分通过对数据分析后得出结论析后得出结论: :动力动力支点到动力作用点的距离支点到动力作用点的距离= =阻力阻力支点到阻力作用点的距离。与其他小组交流后支点到阻力作用点的距离。与其他小组交流后, ,他们他们又做了如图乙、丙、丁三次实验又做了如图乙

20、、丙、丁三次实验, ,其中其中_图所示图所示实验能直接说明该结论是错误的。实验能直接说明该结论是错误的。【精讲精析【精讲精析】本题考查杠杆的平衡条件。本题考查杠杆的平衡条件。(1)(1)现在杠杆现在杠杆左端仍有轻微下沉左端仍有轻微下沉, ,说明杠杆左端偏重说明杠杆左端偏重, ,为使杠杆在水为使杠杆在水平位置平衡平位置平衡, ,这时应将右端的平衡螺母向右端调节。这时应将右端的平衡螺母向右端调节。(2)(2)设一个钩码重为设一个钩码重为g,g,杠杆一个格为杠杆一个格为l,l,左边加一个相同的左边加一个相同的钩码钩码, ,并将左端钩码移到左端离支点第三格处并将左端钩码移到左端离支点第三格处, ,则左

21、边则左边力和力臂的乘积为力和力臂的乘积为f f左左l l左左=4g=4g3l=12gl,3l=12gl,右边加一个相右边加一个相同的钩码同的钩码, ,设右边的力臂为设右边的力臂为l l右右, ,则右边的力和力臂的乘则右边的力和力臂的乘积为积为f f右右l l右右=3g=3gl l右右, ,为了使杠杆在水平位置平衡为了使杠杆在水平位置平衡,f,f左左l l左左=f=f右右l l右右, ,即即12gl=3g12gl=3gl l右右, ,所以所以l l右右=4l,=4l,他应将右端钩码他应将右端钩码移动到右端离支点第四格处。移动到右端离支点第四格处。(3)(3)小锦得到小锦得到“动力动力支支点到动力

22、作用点的距离点到动力作用点的距离= =阻力阻力支点到阻力作用点的距支点到阻力作用点的距离离”, ,这个结论是不正确的这个结论是不正确的; ;当动力臂不等于支点到动当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时力作用点的距离时, ,看实验结论是否成立看实验结论是否成立, ,所以利用图所以利用图丁进行验证。丁进行验证。答案答案: :(1)(1)右右(2)(2)四四(3)(3)丁丁【备选例题【备选例题】(2016(2016钦州中考钦州中考) )某学习小组进行某学习小组进行“探究杠杆的探究杠杆的平衡条件平衡条件”实验。实验。(1)(1)实验前实验前, ,发现杠杆左高右低发现杠杆左高右低, ,这时应将平衡螺母向

23、这时应将平衡螺母向_(_(选填选填“左左”或或“右右”) )调节调节, ,使杠杆在水平位置平使杠杆在水平位置平衡。衡。(2)(2)调节杠杆平衡后调节杠杆平衡后, ,在不同的位置挂不同数量的钩码在不同的位置挂不同数量的钩码, ,使杠杆重新平衡使杠杆重新平衡, ,得到下表中的实验数据得到下表中的实验数据: :次数次数动力动力f f1 1/n/n动力臂动力臂l1 1/cm/cm阻力阻力f f2 2/n/n阻力臂阻力臂l2 2/cm/cm1 16 65 55 56 62 25 5101010105 53 34 415156 610104 42 220208 8分析实验数据得出两种结分析实验数据得出两种

24、结论论: :f f1 1+ +l1 1=f=f2 2+ +l2 2; ;f f1 1l1 1=f=f2 2l2 2, ,你认为正确的是第你认为正确的是第_(_(选填选填“”或或“”)”)种结论种结论, ,实验实验4 4中的阻中的阻力臂是力臂是_cm_cm。(3)(3)如图所示如图所示, ,在杠杆的左端在杠杆的左端20 cm20 cm处挂处挂2 2个个50 g50 g的钩码的钩码, ,而在杠杆的右端而在杠杆的右端10 cm10 cm处用弹簧测力计竖直往下拉处用弹簧测力计竖直往下拉, ,使使杠杆在水平位置平衡杠杆在水平位置平衡, ,这时测力计的读数这时测力计的读数f=_n;f=_n;如如果测力计沿

25、图中虚线方向下拉果测力计沿图中虚线方向下拉, ,使杠杆在水平位置平衡使杠杆在水平位置平衡, ,则测力计读数则测力计读数f_f(f_f(选填选填“”“”“ (4)(4)能能【微点拨【微点拨】1.1.杠杆匀速转动时杠杆匀速转动时, ,也认为杠杆处于平衡状也认为杠杆处于平衡状态。态。2.2.探究杠杆平衡条件的探究杠杆平衡条件的“两个两个”关键点关键点: :(1)(1)按按“左偏右调左偏右调, ,右偏左调右偏左调”的原则调节杠杆平衡。的原则调节杠杆平衡。(2)(2)判断杠杆是否平衡时判断杠杆是否平衡时, ,对比力和力臂乘积的大小关对比力和力臂乘积的大小关系系, ,而不是动力和阻力的大小关系。而不是动力

26、和阻力的大小关系。知识点三知识点三 杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用1.1.求力求力: :利用杠杆的平衡条件公式进行计算。利用杠杆的平衡条件公式进行计算。(1)(1)求动力求动力:f:f1 1= = (2)(2)求阻力求阻力:f:f2 2= = 2 21f。ll1 12f。ll2.2.判断动力判断动力( (或阻力或阻力) )的大小变化的大小变化: :一般是两个物理量不变或者力臂的比值不变。如阻力一般是两个物理量不变或者力臂的比值不变。如阻力和阻力臂保持不变和阻力臂保持不变, ,动力臂越大动力臂越大, ,动力越小。动力越小。3.3.判断杠杆是否平衡判断杠杆是否平衡: :若满足杠杆的平衡条件若

27、满足杠杆的平衡条件f f1 1l1 1=f=f2 2l2 2, ,则杠杆平衡则杠杆平衡; ;若若f f1 1l1 1ff2 2l2 2, ,则力和力臂乘积大的那一端下沉。则力和力臂乘积大的那一端下沉。【示范题【示范题3 3】(2017(2017安顺中考安顺中考) )某同学用如图所示装置某同学用如图所示装置做探究杠杆平衡条件的实验做探究杠杆平衡条件的实验, ,图中杠杆匀质且刻度均图中杠杆匀质且刻度均匀。当杠杆水平平衡后匀。当杠杆水平平衡后, ,在左侧第在左侧第2 2格挂格挂3 3个相同的钩码个相同的钩码, ,则应在右侧第则应在右侧第3 3格上挂格上挂_个相同的钩码才能使杠个相同的钩码才能使杠杆水平平衡杆水平平衡; ;若在右侧改用弹簧测力计向下拉若在右侧改用弹簧测力计向下拉, ,弹簧弹簧测测力计由竖直方向逐渐向左转动力计由竖直方向逐渐向左转动, ,杠杆始终保持水平平衡杠杆始终保持水平平衡, ,则弹簧测力计的示数将逐渐则弹簧测力计的示数将逐渐_(_(选填选填“增大增大”“”“减减小小”或或“不变不变”) )。【精讲精析【精讲精析】(1)(1)设一个钩