八年級物理全冊 第十章 機械與人 10.1 科學探究：杠桿的平衡條件 10.1.1 杠桿及平衡條件導學課件 滬科版.ppt

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第十章機械與人第一節(jié)科學探究:杠桿的平衡條件第一課時杠桿及平衡條件,【新課導思】古希臘科學家阿基米德有句名言“給我一個支點,我能撬動地球”。他只需要一個支點和一根足夠長的桿,在遠處就可以將地球撬起。他這是利用什么原理呢?,【目標導學】1.知道什么是杠桿,能在杠桿上確認支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂。2.會畫動力臂和阻力臂。3.理解杠桿的平衡條件,會利用平衡條件進行簡單的計算。,【自主預習】1.杠桿:在力的作用下能繞著_______轉(zhuǎn)動的_____就稱為杠桿。,固定點,硬棒,2.杠桿的五要素:(1)支點:杠桿繞著轉(zhuǎn)動的_______O。(2)動力:使杠桿_____的力F1。(3)阻力:_____杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。,固定點,轉(zhuǎn)動,阻礙,(4)動力臂:___________________的距離l1。(5)阻力臂:___________________的距離l2。,從支點到動力作用線,從支點到阻力作用線,3.杠桿的平衡:杠桿在動力和阻力作用下_____。4.杠桿的平衡條件:_______。,靜止,F1l1=F2l2,知識點一杠桿結合圖,思考以下問題:(1)如圖甲,用豎直向下的力將釘子撬起來。(2)如圖乙,用斜向上的力開啟瓶蓋。,1.認一認:在上圖中標出支點、動力和阻力。,參考答案:(1)用螺絲刀撬釘子時,螺絲刀與木塊接觸的點固定不動,為支點,施加在螺絲刀上的力為動力,釘子對螺絲刀產(chǎn)生的向下的壓力為阻力。(2)開啟瓶蓋時,起子與瓶蓋上部接觸的點為支點,對起子施加的向上的力為動力,瓶蓋對起子向下的力為阻力。,2.畫一畫:結合你標出的支點、動力和阻力,請畫出撬棒和開瓶器的動力臂和阻力臂。,提示:從支點O向力的作用線作垂線段,垂線段即為力臂,標注力臂符號L。,參考答案:,【微思考】(1)支點一定在杠桿上嗎?參考答案:支點一定在杠桿上。,(2)動力和阻力使杠桿運動的作用效果相同還是相反?參考答案:動力和阻力使杠桿運動的作用效果相反。,(3)力臂一定在杠桿上嗎?參考答案:力臂不一定在杠桿上。,【示范題1】(威海中考)如圖所示,輕質(zhì)杠桿OA在路燈和輕繩AB的共同作用下,在水平方向處于靜止狀態(tài),請畫出輕繩AB對杠桿的動力F1的力臂L1和阻力F2的示意圖。,【解析】本題考查杠桿示意圖的畫法。輕質(zhì)杠桿A處用細繩懸掛一路燈,路燈對杠桿的豎直向下的拉力為阻力F2,作用點在A點;從支點向拉力的作用線引垂線,垂線段即為其力臂L1。,答案:如圖所示,【備選例題】(淮安中考)在圖丙中畫出拉力F的力臂l(O為支點)。,【精講精析】解答本題應抓住四個問題:(1)先找到支點:O為支點。(2)作出力的作用線:將拉力F反向延長,作出其作用線,用不帶箭頭的虛線表示。(3)作出力的作用線的垂線段:從支點O向F的作用線引垂線。(4)標出力臂,標出相應的字母l符號即可。,答案:如圖所示:,【微點撥】(1)畫力臂的方法。確定支點→作出力的作用線→作垂線段→標出力臂。(2)確定支點:將杠桿轉(zhuǎn)一下,找出固定不動的點。,(3)找力的作用線:將力的方向延長或反向延長的一條直線。且延長線用虛線表示。(4)力臂是支點到力的作用線的垂直距離,不是支點到力的作用點的連線。,【知識拓展】動力和阻力及方向的判斷:抓住“轉(zhuǎn)動”的特點來判斷動力、阻力的方向(1)動力和阻力的判斷:明確使用杠桿的目的,則為了達到目的而施加的這個力即為動力,而阻礙達到目的的力,即為阻力。如圖,用鉗子夾物體,我們施加在柄上的力是為了使鉗口夾住物體,則施加在鉗子柄上的力即為動力,而東西為了不被夾住,要產(chǎn)生一個反抗的力,即物體施加給鉗口向外的力即為阻力。,(2)動力和阻力方向的判斷:只在動力作用下杠桿的轉(zhuǎn)動認定為正轉(zhuǎn),動力作用下正轉(zhuǎn)的方向為動力的方向。則只有阻力作用時必定使杠桿反轉(zhuǎn),阻力作用點處反轉(zhuǎn)方向就是阻力的方向。,知識點二探究杠桿的平衡條件1.提出問題:杠桿平衡時,動力、動力臂和阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關系呢?,2.猜想與假設:______________________________。參考答案:猜想1:動力+動力臂=阻力+阻力臂猜想2:動力動力臂=阻力阻力臂,3.設計與進行實驗(如圖所示):,(1)調(diào)節(jié)螺母,將沒掛鉤碼的杠桿調(diào)至水平位置平衡。(2)改變懸掛的鉤碼個數(shù)(動力F1、阻力F2),移動其懸掛的位置,使杠桿仍在水平位置平衡,將數(shù)據(jù)填入表中。,4.分析數(shù)據(jù),得出結論:,分析數(shù)據(jù)可知,杠桿的平衡條件是______________。,提示:對每一次實驗表格中的動力和動力臂、阻力和阻力臂進行分析,力臂越長,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,二者之間可能是反比關系,再比較動力和動力臂、阻力和阻力臂的乘積的大小關系,發(fā)現(xiàn)動力與動力臂的乘積和阻力與阻力臂的乘積相等。故可知杠桿平衡的條件。,參考答案:動力動力臂=阻力阻力臂或F1l1=F2l2,5.交流討論:(1)實驗前,如何調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡?參考答案:按照“左偏(沉)右調(diào),右偏(沉)左調(diào)”的原則。若杠桿左端下沉,則將平衡螺母向右調(diào);若杠桿右端下沉,則將平衡螺母向左調(diào)。,(2)為什么使杠桿在水平位置平衡?參考答案:①便于從杠桿上直接讀出力臂。②消除杠桿自身重力對實驗的影響。,(3)實驗中,為什么收集多組實驗數(shù)據(jù)?參考答案:通過對比多組實驗數(shù)據(jù)得出結論,使實驗結論更具有普遍性。,(4)如果利用彈簧測力計分別向各個方向拉動杠桿一端代替鉤碼,能否得出杠桿的平衡條件?參考答案:能,利用彈簧測力計向各個方向拉動杠桿時仍然能保持平衡,再利用刻度尺測出力臂的大小,分析得出結論。,【知識拓展】猜想和假設的關鍵:猜想與假設是根據(jù)生活經(jīng)驗或在觀察與實驗的基礎上,應用科學原理,圍繞探究的問題設想出的可能出現(xiàn)的結果.猜想既有科學性又有推測性,是可以檢測的,不是盲目猜測。,解決這類問題的一般步驟是:(1)針對問題按日常經(jīng)驗或事實提出猜想與假設。(2)針對問題運用經(jīng)驗與直覺提出猜想。(3)針對問題根據(jù)物理科學本身的思維過程建立猜想與假設:搜尋事實——歸納分析——形成猜想。(4)運用“類比法”或“逆反原理”等方法進行猜想。,【示范題2】(遵義中考)小錦小組用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿進行“探究杠桿平衡條件”的實驗中,每個鉤碼質(zhì)量相等。,(1)將杠桿的中點置于支架上,當杠桿靜止時,發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉,他將杠桿左端平衡螺母向右調(diào)節(jié)到最大限度后,杠桿左端仍有輕微下沉,這時他應將右端的平衡螺母向________端調(diào)節(jié),才能使杠桿在水平位置平衡。,(2)如圖甲所示是他在探究過程中的一個情境,接下來他在兩邊鉤碼的下方各加一個相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點第三格處,為了使杠桿在水平位置平衡,他應將右端鉤碼移動到右端離支點第________格處。,(3)通過不斷改變兩端所掛鉤碼的個數(shù)和位置,使杠桿在水平位置平衡,并記錄各次實驗數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)分析后得出結論:動力支點到動力作用點的距離=阻力支點到阻力作用點的距離。與其他小組交流后,他們又做了如圖乙、丙、丁三次實驗,其中________圖所示實驗能直接說明該結論是錯誤的。,【精講精析】本題考查杠桿的平衡條件。(1)現(xiàn)在杠桿左端仍有輕微下沉,說明杠桿左端偏重,為使杠桿在水平位置平衡,這時應將右端的平衡螺母向右端調(diào)節(jié)。(2)設一個鉤碼重為G,杠桿一個格為L,左邊加一個相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點第三格處,則左邊,力和力臂的乘積為F左L左=4G3L=12GL,右邊加一個相同的鉤碼,設右邊的力臂為L右,則右邊的力和力臂的乘積為F右L右=3GL右,為了使杠桿在水平位置平衡,F左L左=F右L右,即12GL=3GL右,所以L右=4L,他應將右端鉤碼移動到右端離支點第四格處。(3)小錦得到“動力支,點到動力作用點的距離=阻力支點到阻力作用點的距離”,這個結論是不正確的;當動力臂不等于支點到動力作用點的距離時,看實驗結論是否成立,所以利用圖丁進行驗證。,答案:(1)右(2)四(3)丁,【備選例題】(欽州中考)某學習小組進行“探究杠桿的平衡條件”實驗。(1)實驗前,發(fā)現(xiàn)杠桿左高右低,這時應將平衡螺母向____(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡。,(2)調(diào)節(jié)杠桿平衡后,在不同的位置掛不同數(shù)量的鉤碼,使杠桿重新平衡,得到下表中的實驗數(shù)據(jù):,分析實驗數(shù)據(jù)得出兩種結論:①F1+l1=F2+l2;②F1l1=F2l2,你認為正確的是第________(選填“①”或“②”)種結論,實驗4中的阻力臂是________cm。,(3)如圖所示,在杠桿的左端20cm處掛2個50g的鉤碼,而在杠桿的右端10cm處用彈簧測力計豎直往下拉,使杠桿在水平位置平衡,這時測力計的讀數(shù)F=______N;如果測力計沿圖中虛線方向下拉,使杠桿在水平位置平衡,則測力計讀數(shù)F′________F(選填“>”“(4)能,【微點撥】1.杠桿勻速轉(zhuǎn)動時,也認為杠桿處于平衡狀態(tài)。2.探究杠桿平衡條件的“兩個”關鍵點:(1)按“左偏右調(diào),右偏左調(diào)”的原則調(diào)節(jié)杠桿平衡。(2)判斷杠桿是否平衡時,對比力和力臂乘積的大小關系,而不是動力和阻力的大小關系。,知識點三杠桿平衡條件的應用1.求力:利用杠桿的平衡條件公式進行計算。(1)求動力:F1=(2)求阻力:F2=,2.判斷動力(或阻力)的大小變化:一般是兩個物理量不變或者力臂的比值不變。如阻力和阻力臂保持不變,動力臂越大,動力越小。,3.判斷杠桿是否平衡:若滿足杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,則杠桿平衡;若F1l1≠F2l2,則力和力臂乘積大的那一端下沉。,【示范題3】(安順中考)某同學用如圖所示裝置做探究杠桿平衡條件的實驗,圖中杠桿勻質(zhì)且刻度均勻。當杠桿水平平衡后,在左側(cè)第2格掛3個相同的鉤碼,則應在右側(cè)第3格上掛________個相同的鉤碼才能使杠桿水平平衡;若在右側(cè)改用彈簧測力計向下拉,彈簧測,力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動,杠桿始終保持水平平衡,則彈簧測力計的示數(shù)將逐漸______(選填“增大”“減小”或“不變”)。,【精講精析】(1)設一個鉤碼的重力為G,杠桿的一個小格為L,根據(jù)杠桿平衡條件得:3G2L=2G3L,所以,應在右側(cè)第3格上掛2個鉤碼。,(2)若在右側(cè)改用彈簧測力計向下拉,彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動時,阻力、阻力臂不變,動力臂逐漸變小,根據(jù)杠桿平衡條件得,動力逐漸變大,彈簧測力計示數(shù)將逐漸增大。,答案:2增大,【備選例題】(襄陽中考)杠桿平衡時,動力大小為10N,動力臂為0.1m,阻力臂L2為0.2m,則阻力F2的大小是________N。,【精講精析】根據(jù)杠桿平衡條件:F1L1=F2L2,可得:10N0.1m=F20.2m,F2=5N。答案:5,【微點撥】判斷杠桿是否平衡,關鍵是比較力與力臂的乘積,而不是比較動力和阻力的大小關系。,【教材圖片考點闡釋】命題點認識杠桿,天平在工作時,橫梁在力的作用下能繞著________轉(zhuǎn)動,這種簡單機械稱為________。答案:固定點杠桿,命題點杠桿的五要素,一人用棒撬石塊,棒可以看成是一個________,下方小石塊的支撐點稱為________,是杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點,人向下施加的使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫作________。答案:杠桿支點動力,