八年級(jí)物理全冊(cè) 第十章 機(jī)械與人 10.1 科學(xué)探究：杠桿的平衡條件 10.1.1 杠桿及平衡條件導(dǎo)學(xué)課件 滬科版.ppt

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第十章機(jī)械與人第一節(jié)科學(xué)探究:杠桿的平衡條件第一課時(shí)杠桿及平衡條件,【新課導(dǎo)思】古希臘科學(xué)家阿基米德有句名言“給我一個(gè)支點(diǎn),我能撬動(dòng)地球”。他只需要一個(gè)支點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的桿,在遠(yuǎn)處就可以將地球撬起。他這是利用什么原理呢?,【目標(biāo)導(dǎo)學(xué)】1.知道什么是杠桿,能在杠桿上確認(rèn)支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂。2.會(huì)畫動(dòng)力臂和阻力臂。3.理解杠桿的平衡條件,會(huì)利用平衡條件進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。,【自主預(yù)習(xí)】1.杠桿:在力的作用下能繞著_______轉(zhuǎn)動(dòng)的_____就稱為杠桿。,固定點(diǎn),硬棒,2.杠桿的五要素:(1)支點(diǎn):杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的_______O。(2)動(dòng)力:使杠桿_____的力F1。(3)阻力:_____杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。,固定點(diǎn),轉(zhuǎn)動(dòng),阻礙,(4)動(dòng)力臂:___________________的距離l1。(5)阻力臂:___________________的距離l2。,從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線,從支點(diǎn)到阻力作用線,3.杠桿的平衡:杠桿在動(dòng)力和阻力作用下_____。4.杠桿的平衡條件:_______。,靜止,F1l1=F2l2,知識(shí)點(diǎn)一杠桿結(jié)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(lái)。(2)如圖乙,用斜向上的力開啟瓶蓋。,1.認(rèn)一認(rèn):在上圖中標(biāo)出支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力。,參考答案:(1)用螺絲刀撬釘子時(shí),螺絲刀與木塊接觸的點(diǎn)固定不動(dòng),為支點(diǎn),施加在螺絲刀上的力為動(dòng)力,釘子對(duì)螺絲刀產(chǎn)生的向下的壓力為阻力。(2)開啟瓶蓋時(shí),起子與瓶蓋上部接觸的點(diǎn)為支點(diǎn),對(duì)起子施加的向上的力為動(dòng)力,瓶蓋對(duì)起子向下的力為阻力。,2.畫一畫:結(jié)合你標(biāo)出的支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力,請(qǐng)畫出撬棒和開瓶器的動(dòng)力臂和阻力臂。,提示:從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線段,垂線段即為力臂,標(biāo)注力臂符號(hào)L。,參考答案:,【微思考】(1)支點(diǎn)一定在杠桿上嗎?參考答案:支點(diǎn)一定在杠桿上。,(2)動(dòng)力和阻力使杠桿運(yùn)動(dòng)的作用效果相同還是相反?參考答案:動(dòng)力和阻力使杠桿運(yùn)動(dòng)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?fàn)顟B(tài),請(qǐng)畫出輕繩AB對(duì)杠桿的動(dòng)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(xì)繩懸掛一路燈,路燈對(duì)杠桿的豎直向下的拉力為阻力F2,作用點(diǎn)在A點(diǎn);從支點(diǎn)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(diǎn))。,【精講精析】解答本題應(yīng)抓住四個(gè)問題:(1)先找到支點(diǎn):O為支點(diǎn)。(2)作出力的作用線:將拉力F反向延長(zhǎng),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(diǎn)O向F的作用線引垂線。(4)標(biāo)出力臂,標(biāo)出相應(yīng)的字母l符號(hào)即可。,答案:如圖所示:,【微點(diǎn)撥】(1)畫力臂的方法。確定支點(diǎn)→作出力的作用線→作垂線段→標(biāo)出力臂。(2)確定支點(diǎn):將杠桿轉(zhuǎn)一下,找出固定不動(dòng)的點(diǎn)。,(3)找力的作用線:將力的方向延長(zhǎng)或反向延長(zhǎng)的一條直線。且延長(zhǎng)線用虛線表示。(4)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離,不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線。,【知識(shí)拓展】動(dòng)力和阻力及方向的判斷:抓住“轉(zhuǎn)動(dòng)”的特點(diǎn)來(lái)判斷動(dòng)力、阻力的方向(1)動(dòng)力和阻力的判斷:明確使用杠桿的目的,則為了達(dá)到目的而施加的這個(gè)力即為動(dòng)力,而阻礙達(dá)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(dòng)力,而東西為了不被夾住,要產(chǎn)生一個(gè)反抗的力,即物體施加給鉗口向外的力即為阻力。,(2)動(dòng)力和阻力方向的判斷:只在動(dòng)力作用下杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)認(rèn)定為正轉(zhuǎn),動(dòng)力作用下正轉(zhuǎn)的方向?yàn)閯?dòng)力的方向。則只有阻力作用時(shí)必定使杠桿反轉(zhuǎn),阻力作用點(diǎn)處反轉(zhuǎn)方向就是阻力的方向。,知識(shí)點(diǎn)二探究杠桿的平衡條件1.提出問題:杠桿平衡時(shí),動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系呢?,2.猜想與假設(shè):______________________________。參考答案:猜想1:動(dòng)力+動(dòng)力臂=阻力+阻力臂猜想2:動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂,3.設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(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(gè)數(shù)(動(dòng)力F1、阻力F2),移動(dòng)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(jié)論:,分析數(shù)據(jù)可知,杠桿的平衡條件是______________。,提示:對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)表格中的動(dòng)力和動(dòng)力臂、阻力和阻力臂進(jìn)行分析,力臂越長(zhǎng),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(guān)系,再比較動(dòng)力和動(dòng)力臂、阻力和阻力臂的乘積的大小關(guān)系,發(fā)現(xiàn)動(dòng)力與動(dòng)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(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂或F1l1=F2l2,5.交流討論:(1)實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。,(3)實(shí)驗(yàn)中,為什么收集多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?參考答案:通過對(duì)比多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性。,(4)如果利用彈簧測(cè)力計(jì)分別向各個(gè)方向拉動(dòng)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(cè)力計(jì)向各個(gè)方向拉動(dòng)杠桿時(shí)仍然能保持平衡,再利用刻度尺測(cè)出力臂的大小,分析得出結(jié)論。,【知識(shí)拓展】猜想和假設(shè)的關(guān)鍵:猜想與假設(shè)是根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)或在觀察與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用科學(xué)原理,圍繞探究的問題設(shè)想出的可能出現(xiàn)的結(jié)果.猜想既有科學(xué)性又有推測(cè)性,是可以檢測(cè)的,不是盲目猜測(cè)。,解決這類問題的一般步驟是:(1)針對(duì)問題按日常經(jīng)驗(yàn)或事實(shí)提出猜想與假設(shè)。(2)針對(duì)問題運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)與直覺提出猜想。(3)針對(duì)問題根據(jù)物理科學(xué)本身的思維過程建立猜想與假設(shè):搜尋事實(shí)——?dú)w納分析——形成猜想。(4)運(yùn)用“類比法”或“逆反原理”等方法進(jìn)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(jìn)行“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)鉤碼質(zhì)量相等。,(1)將杠桿的中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),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(shí)他應(yīng)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(gè)情境,接下來(lái)他在兩邊鉤碼的下方各加一個(gè)相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點(diǎn)第三格處,為了使杠桿在水平位置平衡,他應(yīng)將右端鉤碼移動(dòng)到右端離支點(diǎn)第________格處。,(3)通過不斷改變兩端所掛鉤碼的個(gè)數(shù)和位置,使杠桿在水平位置平衡,并記錄各次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過對(duì)數(shù)據(jù)分析后得出結(jié)論:動(dòng)力支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。與其他小組交流后,他們又做了如圖乙、丙、丁三次實(shí)驗(yàn),其中________圖所示實(shí)驗(yàn)?zāi)苤苯诱f(shuō)明該結(jié)論是錯(cuò)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(shuō)明杠桿左端偏重,為使杠桿在水平位置平衡,這時(shí)應(yīng)將右端的平衡螺母向右端調(diào)節(jié)。(2)設(shè)一個(gè)鉤碼重為G,杠桿一個(gè)格為L(zhǎng),左邊加一個(gè)相同的鉤碼,并將左端鉤碼移到左端離支點(diǎn)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(gè)相同的鉤碼,設(shè)右邊的力臂為L(zhǎng)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(yīng)將右端鉤碼移動(dòng)到右端離支點(diǎn)第四格處。(3)小錦得到“動(dòng)力支,點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”,這個(gè)結(jié)論是不正確的;當(dāng)動(dòng)力臂不等于支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離時(shí),看實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否成立,所以利用圖丁進(jìn)行驗(yàn)證。,答案:(1)右(2)四(3)丁,【備選例題】(欽州中考)某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)前,發(fā)現(xiàn)杠桿左高右低,這時(shí)應(yīng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出兩種結(jié)論:①F1+l1=F2+l2;②F1l1=F2l2,你認(rèn)為正確的是第________(選填“①”或“②”)種結(jié)論,實(shí)驗(yàn)4中的阻力臂是________cm。,(3)如圖所示,在杠桿的左端20cm處掛2個(gè)50g的鉤碼,而在杠桿的右端10cm處用彈簧測(cè)力計(jì)豎直往下拉,使杠桿在水平位置平衡,這時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F=______N;如果測(cè)力計(jì)沿圖中虛線方向下拉,使杠桿在水平位置平衡,則測(cè)力計(jì)讀數(shù)F′________F(選填“>”“(4)能,【微點(diǎn)撥】1.杠桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),也認(rèn)為杠桿處于平衡狀態(tài)。2.探究杠桿平衡條件的“兩個(gè)”關(guān)鍵點(diǎn):(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(shí),對(duì)比力和力臂乘積的大小關(guān)系,而不是動(dòng)力和阻力的大小關(guān)系。,知識(shí)點(diǎn)三杠桿平衡條件的應(yīng)用1.求力:利用杠桿的平衡條件公式進(jìn)行計(jì)算。(1)求動(dòng)力:F1=(2)求阻力:F2=,2.判斷動(dòng)力(或阻力)的大小變化:一般是兩個(gè)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(dòng)力臂越大,動(dòng)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(xué)用如圖所示裝置做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn),圖中杠桿勻質(zhì)且刻度均勻。當(dāng)杠桿水平平衡后,在左側(cè)第2格掛3個(gè)相同的鉤碼,則應(yīng)在右側(cè)第3格上掛________個(gè)相同的鉤碼才能使杠桿水平平衡;若在右側(cè)改用彈簧測(cè)力計(jì)向下拉,彈簧測(cè),力計(jì)由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動(dòng),杠桿始終保持水平平衡,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將逐漸______(選填“增大”“減小”或“不變”)。,【精講精析】(1)設(shè)一個(gè)鉤碼的重力為G,杠桿的一個(gè)小格為L(zhǎng),根據(jù)杠桿平衡條件得:3G2L=2G3L,所以,應(yīng)在右側(cè)第3格上掛2個(gè)鉤碼。,(2)若在右側(cè)改用彈簧測(cè)力計(jì)向下拉,彈簧測(cè)力計(jì)由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),阻力、阻力臂不變,動(dòng)力臂逐漸變小,根據(jù)杠桿平衡條件得,動(dòng)力逐漸變大,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將逐漸增大。,答案:2增大,【備選例題】(襄陽(yáng)中考)杠桿平衡時(shí),動(dòng)力大小為10N,動(dòng)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(diǎn)撥】判斷杠桿是否平衡,關(guān)鍵是比較力與力臂的乘積,而不是比較動(dòng)力和阻力的大小關(guān)系。,【教材圖片考點(diǎn)闡釋】命題點(diǎn)認(rèn)識(shí)杠桿,天平在工作時(shí),橫梁在力的作用下能繞著________轉(zhuǎn)動(dòng),這種簡(jiǎn)單機(jī)械稱為________。答案:固定點(diǎn)杠桿,命題點(diǎn)杠桿的五要素,一人用棒撬石塊,棒可以看成是一個(gè)________,下方小石塊的支撐點(diǎn)稱為________,是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn),人向下施加的使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫作________。答案:杠桿支點(diǎn)動(dòng)力,