《杠桿》簡單機(jī)械PPT(第1課時(shí)杠桿平衡條件)

《杠桿》簡單機(jī)械PPT(第1課時(shí)杠桿平衡條件)

第一部分內(nèi)容：知 識 管 理 

1．杠桿

定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著____ 轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。

條件：一根硬棒能成為杠桿，應(yīng)具備兩個(gè)條件：(1)要有力的作用；(2)能繞某個(gè)固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2．杠桿的五要素

支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用字母“O”表示。

動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母“F1”表示。

阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母“F2”表示。

動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，用字母“l1”表示。

阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用字母“l2”表示。

注意：支點(diǎn)可以在杠桿的一端，也可以在杠桿上的其他位置。

3．杠桿力臂的畫法

步驟：(1)找支點(diǎn)O；(2)畫力的作用線；(3)畫力臂(過支點(diǎn)向力的作用線作垂線)；(4)標(biāo)力臂。

歸納：一找支點(diǎn)、二畫線、三連距離、四標(biāo)記。

4．杠桿的平衡條件

實(shí)驗(yàn)：研究杠桿平衡條件時(shí)，讓杠桿在水平位置平衡，是為了在杠桿上直接量出力臂。

公式：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂或F1l1＝F2l2。

易錯(cuò)點(diǎn)：杠桿是否平衡，不是看力的大小，也不是看力臂的長短，而是看力與力臂的乘積。

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杠桿PPT，第二部分內(nèi)容：歸 類 探 究 

類型之一　杠桿的五要素

(2018•四川峨眉山)關(guān)于杠桿，下列說法正確的是(　 　)

A．杠桿一定是一根直的硬棒

B．杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，且在杠桿的中間位置

C．力臂可能在杠桿上也可能不在杠桿上

D．作用在杠桿上的動(dòng)力一定與杠桿的阻力相反

【解析】杠桿的形狀不是固定的，例如滑輪、剪刀、筷子等都是杠桿，故A說法不正確；支點(diǎn)指杠桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中固定不變的點(diǎn)，不一定在杠桿的中間位置，故B說法不正確；只有杠桿在水平位置平衡時(shí)，力臂才在杠桿上，故C說法正確；當(dāng)支點(diǎn)位于一側(cè)時(shí)，動(dòng)力和阻力的方向相反，當(dāng)支點(diǎn)位于中間時(shí)，動(dòng)力和阻力方向相同，故D說法不正確。故選C。

【點(diǎn)悟】本題是一道綜合性較強(qiáng)的題目，在解題時(shí)要結(jié)合杠桿的五要素認(rèn)真分析每一個(gè)選項(xiàng)，屬于基礎(chǔ)知識的考查。

【規(guī)律歸納】杠桿可以是直棒，也可以是彎曲的；從力的大小來分類，有省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿；作用在杠桿上的兩個(gè)力可以在支點(diǎn)的同側(cè)，也可以在異側(cè)；省力杠桿一定費(fèi)距離，費(fèi)力杠桿一定省距離，等臂杠桿既不省力也不省距離。

類型之二　探究杠桿的平衡條件

(2018•黑龍江)小紅和小明利用如圖所示裝置探究杠桿的平衡條件。

(1)若實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向____(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。

(2)在實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是             。

(3)在杠桿兩端加掛鉤碼，并移動(dòng)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，測出力臂，多次實(shí)驗(yàn)并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。

多次實(shí)驗(yàn)的目的是___________。

(4)小明根提以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡條件是____________。

(5)杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小紅在杠桿上的A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，如圖乙所示，為使杠桿重新平衡，應(yīng)在B點(diǎn)掛____個(gè)相同的鉤碼。

(6)如圖丙所示，用彈簧測力計(jì)在C處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，當(dāng)彈簧測力計(jì)在原位置逐漸向右傾斜時(shí)，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將____(選填“變大”“變小”或“不變”)。

【解析】(1)若實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖甲所示，左端下沉，右端上翹，可將杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)讓橫桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點(diǎn)，可以消除杠桿自重對杠桿平衡的影響。

(3)探究杠桿平衡的條件時(shí)，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性。

(4)分析表格中的數(shù)據(jù)可得出杠桿平衡的條件是F1l1＝F2l2。

(5)設(shè)杠桿每個(gè)格的長度為L，每個(gè)鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件：FAlA＝FBlB，即4G×3L＝FB×2L，解得FB＝6G，需掛6個(gè)鉤碼。

(6)如果作用在杠桿上的力方向不與杠桿垂直，則該力的力臂短了，就會(huì)使得拉力變大。

【點(diǎn)悟】探究杠桿平衡條件時(shí)，要使力臂在杠桿上，有兩個(gè)條件：杠桿在水平位置平衡；力豎直作用在杠桿上。使杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響，使實(shí)驗(yàn)簡單化，便于探究。杠桿平衡的調(diào)節(jié)、杠桿平衡條件的應(yīng)用等問題，是實(shí)驗(yàn)的常考問題，一定要掌握。 

類型之三　杠桿的平衡條件

(2018•山東臨沂)如圖甲所示的杠桿是水平平衡的。如果在支點(diǎn)兩側(cè)的物體下方分別加掛一個(gè)等重的物體，如圖乙所示，則杠桿(　 　)

A．右端下沉

B．左端下沉

C．要保持平衡應(yīng)將左端的物體向右移動(dòng)

D．要保持平衡應(yīng)在右端再加掛一個(gè)物體

【解析】設(shè)一個(gè)鉤碼重為G，杠桿一格長為L，甲圖杠桿平衡是因?yàn)椋?G×2L＝G×4L；乙圖分別加掛一個(gè)等重的物體后(為便于研究，設(shè)物體的重也為G)，左邊力與力臂的乘積：3G×2L，右邊力與力臂的乘積：2G×4L，因?yàn)?G×2L＜2G×4L，即右邊力與力臂的乘積較大，所以杠桿不能平衡，右端下沉，故A正確，B錯(cuò)誤；若想讓杠桿能夠平衡，可以將左端的物體向左移動(dòng)，從而增大左邊的力臂，使左邊的力與力臂的乘積等于右邊的力與力臂的乘積，故C錯(cuò)誤；若想讓杠桿能夠平衡，可以在左端再加掛一個(gè)物體，左邊的力變大，使左邊的力與力臂的乘積等于右邊的力與力臂的乘積，故D錯(cuò)誤。故選A。

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杠桿PPT，第三部分內(nèi)容：當(dāng) 堂 測 評  

1．(對應(yīng)例2)(2018•江蘇南通)如圖所示是某同學(xué)“探究杠桿平衡條件” 的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中杠桿始終處于水平平衡狀態(tài)。下列方法中不會(huì)使彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化的是(　 　)

A．將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A向B移動(dòng)

B．將測力計(jì)連接點(diǎn)由B向A移動(dòng)

C．減少A處所懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)

D．增加B處拉杠桿的細(xì)線長度

【解析】將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A向B移動(dòng)，阻力臂增大，阻力、動(dòng)力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力變大，即彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；將測力計(jì)連接點(diǎn)由B向A移動(dòng)，阻力、阻力臂不變，動(dòng)力臂減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力變大，即彈簧測力計(jì)的示數(shù)變大，故B錯(cuò)誤；減少A處所懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)，阻力臂、動(dòng)力臂不變，阻力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力變小，即彈簧測力計(jì)的示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤；增加B處拉杠桿的細(xì)線長度，阻力、阻力臂、動(dòng)力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力也不變，即彈簧測力計(jì)的示數(shù)不會(huì)變化，故D正確。故選D。

2．(對應(yīng)例3)(廣東東莞)如圖所示，杠桿在水平位置靜止，若將兩邊的鉤碼數(shù)都增加一個(gè)，則杠桿(　 　)

A．左端降低，右端升高  

B．右端降低，左端升高

C．保持水平不動(dòng)  

D．無法確定

3．(對應(yīng)例1)杠桿的五要素：_____ (使杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn))、_____(使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1)、_____(阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2)、_____ (從 _____到動(dòng)力作用線的距離l1)、_____(從支點(diǎn)到阻力作用線的距離l2)。

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杠桿PPT，第四部分內(nèi)容：分 層 作 業(yè) 

1．(對應(yīng)例1) (2018•山東淄博)關(guān)于力臂，下列說法正確的是(　 　)

A．力臂一定在杠桿上

B．從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離叫動(dòng)力臂

C．從支點(diǎn)到力的作用線的距離叫力臂

D．力臂不可能為零

【解析】由下圖可知，力臂不一定在杠桿上，故A錯(cuò)誤；

力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離，簡單地說，就是“點(diǎn)到線”的距離，而不是“點(diǎn)到點(diǎn)”的距離，故B錯(cuò)誤，C正確。當(dāng)力的作用線通過支點(diǎn)時(shí)，力臂為零，故D錯(cuò)誤。故選C。

2．(對應(yīng)例1) (2018•上海徐匯區(qū))關(guān)于支點(diǎn)的位置，下列說法正確的是(　 　)

A．支點(diǎn)一定在杠桿的某一端

B．支點(diǎn)必須在動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)之間

C．支點(diǎn)一定在杠桿上

D．以上說法都不正確

3．(對應(yīng)例2、3) (2018•廣西)在“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，杠桿在力F作用下水平平衡，如圖所示，現(xiàn)將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置轉(zhuǎn)動(dòng)到b位置過程中，杠桿始終保持水平平衡，則拉力F與其力臂的乘積變化情況是(　 　)

A．一直變小

B．一直變大

C．一直不變

D．先變小后變大

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