初二物理-杠桿平衡條件的應(yīng)用.ppt

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,,,,,,,,,,,,,,,,華樂思在線教學(xué)直播課堂,馬上開始,請同學(xué)們準(zhǔn)備好筆和紙，認(rèn)真聽講,杠桿平衡條件的應(yīng)用,主講：王邦平,北京首師大附中退休物理教師。 曾任海淀區(qū)學(xué)科帶頭人、兼職教研員。 新課程初中《物理》 （北師大版）教材編委。 現(xiàn)任首都師范大學(xué)物理系客座教授，物理系碩士生導(dǎo)師。,杠桿平衡條件的應(yīng)用,杠桿平衡條件的應(yīng)用,目 錄 一.杠桿 二. 杠桿平衡 三.杠桿平衡的條件 四.杠桿平衡條件的應(yīng)用 五.小結(jié),一.杠桿,1.杠桿是什么？,,定義：在力的作用下，能夠繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿。,杠桿,數(shù)數(shù)手掌有多少個(gè)杠桿,2.杠桿的幾個(gè)要素,,棒,（1）不考慮質(zhì)量,G,（2）不產(chǎn)生形變,這棒真特殊?。?（3）可直可曲,（1）支點(diǎn),點(diǎn),（2）動(dòng)力作用點(diǎn),（3）阻力作用點(diǎn),(1) 動(dòng)力,力,(2 ) 阻力,(1)動(dòng)力作用線,線,(2) 阻力作用線,(3) 動(dòng)力臂,(4) 阻力臂,L1,L2,杠桿和普通棒的區(qū)別是： （1） 質(zhì)量、形變 （2）力：動(dòng)力、阻力 （3）幾何 ：點(diǎn)、線 所以說杠桿只是一根特殊的棒（桿）,杠桿,普通棒,二.杠桿平衡,1.運(yùn)動(dòng)的平衡,(1)平動(dòng)的平衡,(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡,平動(dòng)的靜止,轉(zhuǎn)動(dòng)的靜止,繞定點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻速直線運(yùn)動(dòng),2.杠桿平衡,（2）杠杠處于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),（1）杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài),三.杠桿平衡的條件,,當(dāng)杠桿平衡（靜止/勻速 轉(zhuǎn)動(dòng)）時(shí)，根據(jù)杠桿的平衡條件 F1 l1=F2 l2 ，可以將杠桿分 成三類,l1 l2,l1 l2,l1= l2,杠桿的分類,,,,,省力 等臂 費(fèi)力,四.桿平衡條件的應(yīng)用,(一)應(yīng)用杠桿平衡條件分析和計(jì)算問題的一般步驟,1.找桿：,動(dòng)動(dòng)手,1.桿,加菲貓和杠桿,畫畫圖吧！,(二) 、典型例題,例1.畫出下圖中，各力對于支點(diǎn)O的力臂。,例2.如圖所示是腳踩式垃圾箱 的示意圖,（1）它用到了幾個(gè)杠桿？作出這些杠桿的桿，支點(diǎn)，動(dòng)力，阻力，力臂。,答：兩個(gè)杠桿,,l1,l2,,,F3,l4,l3,,,,F4,F3,l4,l3,（2）下列說法錯(cuò)誤的 有（）,A.兩杠桿均為省力杠桿 B.兩杠桿均為費(fèi)力杠桿 C.ABC為省力杠桿 D.A’B’C’為省力杠桿,判斷的依據(jù)：F1 l1=F2 l2,L1L2 費(fèi)力杠桿,L1L2 省力杠桿,l1,l2,l2,l1,（3）你能改裝這個(gè)裝置， 使它變得更省力么？改裝過后，與原裝置相比，有不足之處么？,要使動(dòng)力臂盡量大 答案不唯一 可動(dòng)支點(diǎn)或力（作用點(diǎn)、方向）,如圖是可能的一種方式,,課間休息5分鐘… …,判斷省力、費(fèi)力杠桿的方法：根據(jù)杠桿平衡條件（F1 l1=F2 l2）,要判斷一杠桿是否省力,關(guān)鍵在于動(dòng)力臂和阻力臂的長短關(guān)系。,你能說說省力杠桿、費(fèi) 力杠桿的優(yōu)缺點(diǎn)么?,l1 l2 省力杠桿,l1 l2 費(fèi)力杠桿,l1 = l2 不省力不費(fèi)力杠桿,例3.如圖所示，一個(gè)直桿可繞 O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿的末端懸掛一重 物，用一個(gè)始終跟直桿垂直的,力F作用于杠桿的中點(diǎn)，并使直桿由豎直位置緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在這個(gè)過程中直桿（ ）,A.始終是省力杠桿 B.始終是費(fèi)力杠桿 C.先是省力的，后是費(fèi)力的 D.先是費(fèi)力的，后是省力的,F1,,F1,,,初,中,末,,F1,,F2,l1,l2,l1,l2,例4.如圖所示，杠桿的左端懸 掛著一個(gè)重物，右端用彈簧測 力計(jì)拉著，使杠桿在水平方向,保持平衡，若將彈簧測力計(jì)緩慢地沿著圖中虛線自位置1移到位置2，并保持杠桿始終在水平方向平衡，則彈簧測力計(jì)地讀數(shù)將怎樣變化？,,例．重為G２的金屬塊靜止在水平地面 上時(shí)，對地面的壓強(qiáng)為5.4105 Pa； 現(xiàn)將金屬塊用細(xì)繩掛在輕質(zhì)杠桿的A 端， B端懸掛重力G１的物體，如圖8 所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，金,屬塊對地面的壓強(qiáng)為1.8105 Pa，已知B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，OA：OB＝3：5。要使金屬塊離開地面，則（g取10N/kg） A. 輕質(zhì)杠桿B端所掛物體的質(zhì)量至少為5kg B. 金屬塊對地面的壓強(qiáng)只需減少3.6105Pa C. 只需移動(dòng)支點(diǎn)的位置，使支點(diǎn)左右兩側(cè) 的力臂之比為5：1 D. 只需移動(dòng)支點(diǎn)的位置，使支點(diǎn)左右兩側(cè)的 力臂之比為2：5,,重力: G1 ∵ G1靜止 ∴ T1 = G1,細(xì)繩拉力: T1,,重力: G２ ∵ G２靜止 ∴ N= G２ N= pS,地面支持力: N,假設(shè)重物2沒有與杠桿連接,地面支持力：（拉 ）= G1,地面支持力: N’,細(xì)繩拉力: T2,∵ 杠桿平衡 ∴ T’2 l2= T’1 l1 （G２－ N ’）l2= G1 l 1,,T’1,T2 = T’2,∵ G２靜止 ∴ N ’+ T2 = G２ T2 = G２－ N’,T’2,T１ = T’１,假設(shè)重物2與杠桿連接,假設(shè)重物2與杠桿連接,,因?yàn)镺A：OB＝3：5，m2=10kg，設(shè)m1，要使m2離開地面 ，m1至少應(yīng)為6kgA錯(cuò),∵ 杠桿平衡 ∴ T’2 l2= T’1 l1 （G２－ N ’）l2= G1 l 1 離開地面的條件 N ’=0 （G２）l2= G1’ l 1,∵ G２靜止 ∴ N ’+ T2 = G２ T2 = G２－N’,∵ G1靜止 ∴ T1 = G1,∵ 杠桿平衡 ∴ T’2 l2= T’1 l1,T2 = T ’2,T１ = T’１,G2= pS N’=p’S,（ pS -p’S）l2= G1 l 1,問題是什么,A. 輕質(zhì)杠桿B端所掛物體的質(zhì)量至少為5kg C. 只需移動(dòng)支點(diǎn)的位置，使支點(diǎn)左右兩側(cè) 的力臂之比為5：1 D. 只需移動(dòng)支點(diǎn)的位置，使支點(diǎn)左右兩側(cè)的力臂之比為2：5,B. 金屬塊對地面的壓強(qiáng)只需減少3.6105Pa,,B. ?,B. 金屬塊對地面的壓強(qiáng)只需減少3.6105Pa,（ pS -p’S）l2= G1 l 1,,C. 錯(cuò)誤 D.正確,G2 l2= G1 l1,l2 / l1 = G1 / G2=2/5,例. 小東想估測出某種油的密度ρ油，他手邊的測量工具只有刻度尺。小東 利用身邊的器材設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。首先找一根直硬棒，用細(xì)線系 在O點(diǎn),,另外找一個(gè)重物A掛在硬棒右端，調(diào)節(jié)重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡,此時(shí)重物掛在硬棒上的位置為E，如圖所示。,吊起，硬棒在水平位置平衡，然后將已知密度為ρ的金屬塊B掛在硬棒左端C處，,,(1)用刻度尺測出OE的長度Lo； (2)把金屬塊B浸沒在油中，把重物A從E處移動(dòng)到D處時(shí)，硬棒再次在水平位置平衡；,下面是小東測出ρ油的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請你按照小東 的實(shí)驗(yàn)思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。,（3） ； （4）利用上述測量出的物理量和題中的已知量計(jì)算ρ油的表達(dá)式為：,,小東要做什么 ：估測出某種油的密度ρ油,小東設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：,小東 做了什么：,(1)用刻度尺測出OE的長度Lo；,(2)把金屬塊B浸沒在油中，把重物A從E處移動(dòng)到D處時(shí)，硬棒再次在水平位置平衡；,應(yīng)用杠桿平 衡條件分析,（3） ；,ρ油=(L0-L1) ρ/L0,（4）利用上述測量出的物理量和題中的已知量計(jì)算ρ油的表達(dá)式為：,用刻度尺測出OD的長度 L1,L1,(三)杠桿在生活中的應(yīng)用,跟著老師畫畫圖吧！,,,F1,F2,杠桿與生活,,,杠桿與軍事科技,杠桿與人體,第一種杠桿 第一種杠桿的工作原理類似蹺蹺板，支點(diǎn)位于力與重量之間。頸后部肌肉使頭后仰的動(dòng)作是體內(nèi)第一種杠桿的最好實(shí)例。顱底的杠桿位于環(huán)枕關(guān)節(jié)的支點(diǎn)上,,,,第二種杠桿 第二種杠桿，重量位于力與支點(diǎn)之間。足跟從地面抬起的動(dòng)作就是這種杠桿的實(shí)例。小腿肌是提起體重的力，足的大部分形成杠桿。,第三種杠桿 第三種杠桿是體內(nèi)最常見的杠桿。力作用于重量與支點(diǎn)之間的杠桿上。典型的實(shí)例是肱二頭肌收縮提供力，屈肘關(guān)節(jié)作為支點(diǎn)，抬起前臂和手（重量）。,杠杠真神奇??！,五、小結(jié),）,15．圖6是運(yùn)動(dòng)員利用器械進(jìn)行舉重訓(xùn) 練的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點(diǎn) O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA∶OB＝4∶5 ，系在橫桿A端的細(xì)繩通過滑輪懸掛著 物體M。運(yùn)動(dòng)員小強(qiáng)站在水平地面上時(shí),對地面的壓強(qiáng)為1.1104Pa，當(dāng)他用力舉起 橫桿B端恰好使AB在水平位置平衡時(shí)，他對 橫桿B端豎直向上的作用力F1為300N，此時(shí) 他對水平地面的壓強(qiáng)為1.6104Pa。若在物 體M下面再加掛物體N，小強(qiáng)需用更大的力 舉起橫桿B端，當(dāng)AB在水平位置再次平衡時(shí)，他對橫桿B端豎直向上的作用力F2，他對地面的壓強(qiáng)3.3104Pa，此時(shí)細(xì)繩對橫桿A端的拉力為F3。根據(jù)上述條件，下列計(jì)算結(jié)果正確的是（g取10N/kg，橫桿AB與繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)）,A．物體M的質(zhì)量為375kg B．小強(qiáng)的質(zhì)量為65kg C．F2的大小為750N D．F3的大小為1650N,本節(jié)課到此結(jié)束，請同學(xué)們下節(jié)課準(zhǔn)時(shí)學(xué)習(xí)！,