初二物理杠桿平衡條件的應用PPT課件

1、杠桿平衡條件的應用杠桿平衡條件的應用 主講：王邦平主講：王邦平北京首師大附中退休物理教師。曾任海淀區(qū)學科帶頭人、兼職教研員。新課程初中物理 （北師大版）教材編委?，F(xiàn)任首都師范大學物理系客座教授，物理系碩士生導師。第1頁/共61頁杠桿平衡條件的應用杠桿平衡條件的應用第2頁/共61頁 杠桿平衡條件的應用杠桿平衡條件的應用 目目 錄錄一一.杠桿杠桿二二. 杠桿平衡杠桿平衡三三.杠桿平衡的條件杠桿平衡的條件四四.杠桿平衡條件的應用杠桿平衡條件的應用五五.小結(jié)小結(jié)第3頁/共61頁一.杠桿 1.杠桿是什么？ 定義：在力的作用下，能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿。杠桿F2F1O第4頁/共61頁數(shù)數(shù)手掌有多少個

2、杠桿第5頁/共61頁2.杠桿的幾個要素棒（1）不考慮質(zhì)量 G（2）不產(chǎn)生形變（3）可直可曲第6頁/共61頁（1）支點點 （2）動力作用點（3）阻力作用點OAB第7頁/共61頁 (1) 動力 力(2 ) 阻力F1F2第8頁/共61頁(1)動力作用線 線(2) 阻力作用線(3) 動力臂(4) 阻力臂L1L2l1l2第9頁/共61頁杠桿和普通棒的區(qū)別是：（1） 質(zhì)量、形變（2）力：動力、阻力（3）幾何 ：點、線所以說杠桿只是一根特殊的棒（桿）杠桿普通棒第10頁/共61頁二.杠桿平衡1.運動的平衡 (1)平動的平衡 (2)轉(zhuǎn)動的平衡 平動的靜止轉(zhuǎn)動的靜止繞定點勻速轉(zhuǎn)動勻速直線運動第11頁/共61頁2.

3、杠桿平衡（2）杠杠處于勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)（1）杠桿處于靜止狀態(tài)第12頁/共61頁三.杠桿平衡的條件動力動力臂=阻力阻力臂文字F1 l1=F2 l2公式F2l2F1Ol1第13頁/共61頁省力杠桿 F1F2F1F2l2l1l1l2費力杠桿 F1F2F1F2l1l2l1l2等臂杠桿 F1F2l1l2當杠桿平衡（靜止/勻速轉(zhuǎn)動）時，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 第14頁/共61頁杠桿的分類省力 等臂 費力第15頁/共61頁四.桿平衡條件的應用(一)應用杠桿平衡條件分析和計算問題的一般步驟5. 根據(jù)杠桿平衡條件列關(guān)系式分析求解 F1 l1

4、=F2 l2準備工作1.找桿： 2.找支點：O3.找動力、阻力：作用點、方向、大小F阻F動ABL1L24.作力臂 第16頁/共61頁動動手 1.桿 2.支點O 3.力 F1AF2B4.臂l1l25.條件F1 l1=F2 l2第17頁/共61頁加菲貓和杠桿第18頁/共61頁畫畫圖吧！O BF2L1AF1L2第19頁/共61頁(二) 、典型例題例1.畫出下圖中，各力對于支點O的力臂。FO FO FO O FO FO F2F1AB第20頁/共61頁例2.如圖所示是腳踩式垃圾箱的示意圖（1）它用到了幾個杠桿？作出這些杠桿的桿，支點，動力，阻力，力臂。第21頁/共61頁答：兩個杠桿F2F1l1l2F4F

5、3l4l3F4F3l4l3F2F1l1l2第22頁/共61頁（2）下列說法錯誤的 有（）A.兩杠桿均為省力杠桿 B.兩杠桿均為費力杠桿 C.ABC為省力杠桿 D.ABC為省力杠桿判斷的依據(jù)：F1 l1=F2 l2第23頁/共61頁F2F1l2l1F2F1l1l2L1L2 省力杠桿l1l2l2l1第24頁/共61頁（3）你能改裝這個裝置，使它變得更省力么？改裝過后，與原裝置相比，有不足之處么？第25頁/共61頁要使動力臂盡量大答案不唯一可動支點或力（作用點、方向）如圖是可能的一種方式第26頁/共61頁課間休息5分鐘 第27頁/共61頁判斷省力、費力杠桿的方法：根據(jù)杠桿平衡條件（F1 l1=F2

6、l2）,要判斷一杠桿是否省力,關(guān)鍵在于動力臂和阻力臂的長短關(guān)系。你能說說省力杠桿、費力杠桿的優(yōu)缺點么?l1 l2 省力杠桿l1 l2 省力杠桿l1l2=0 l1不變l2逐漸增大某時刻l1 = l2 等臂杠桿l1l2l1 l2 費力杠桿OF2l1l1l2l1l2第30頁/共61頁例4.如圖所示，杠桿的左端懸掛著一個重物，右端用彈簧測力計拉著，使杠桿在水平方向保持平衡，若將彈簧測力計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，則彈簧測力計地讀數(shù)將怎樣變化？第31頁/共61頁初 DOA末 DOAA中 O第32頁/共61頁例重為G的金屬塊靜止在水平地面上時，對地面的壓強為5.4

7、105 Pa；現(xiàn)將金屬塊用細繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端， B端懸掛重力G的物體，如圖8所示，當杠桿在水平位置平衡時，金屬塊對地面的壓強為1.8105 Pa，已知B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，OA：OB3：5。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5kgB. 金屬塊對地面的壓強只需減少3.6105PaC. 只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè)的力臂之比為5：1D. 只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè)的力臂之比為2：5GOABG第33頁/共61頁G2OABG1重力: G1 G1靜止 T1 = G1細繩拉力: T1重力: G G靜止N= GN= pS地面支持力: N假

8、設重物2沒有與杠桿連接第34頁/共61頁G1G地面支持力：（拉 ）= G1地面支持力: N細繩拉力: T2 杠桿平衡 T2 l2= T1 l1（G N ）l2= G1 l 1 OABG1l1l2G2OABl1l2T1T2 = T2 G靜止 N + T2 = GT2 = G NT2T = T假設重物2與杠桿連接G1 G1靜止 T1 = G1T1OABG1G2假設重物2與杠桿連接第35頁/共61頁因為OA：OB3：5，m2=10kg，設m1，要使m2離開地面 ，m1至少應為6kgA錯 杠桿平衡 T2 l2= T1 l1（G N ）l2= G1 l 1 離開地面的條件N =0（G）l2= G1 l

9、1 第36頁/共61頁 G靜止 N + T2 = GT2 = GN G1靜止 T1 = G1 杠桿平衡 T2 l2= T1 l1T2 = T 2T = TG2= pSN=pS（ pS -pS）l2= G1 l 1 第37頁/共61頁問題是什么 A. 輕質(zhì)杠桿B端所掛物體的質(zhì)量至少為5kg C. 只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè) 的力臂之比為5：1 D. 只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè)的力臂之比為2：5B. 金屬塊對地面的壓強只需減少3.6105Pa第38頁/共61頁B. ?B. 金屬塊對地面的壓強只需減少3.6105Pa（ pS -pS）l2= G1 l 1 第39頁/共61頁C. 錯誤

10、D.正確G2 l2= G1 l1OABl1l2l2 / l1 = G1 / G2=2/5第40頁/共61頁例. 小東想估測出某種油的密度油，他手邊的測量工具只有刻度尺。小東利用身邊的器材設計出一個實驗方案。首先找一根直硬棒，用細線系 在O點另外找一個重物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，然后將已知密度為的金屬塊B掛在硬棒左端C處，第41頁/共61頁(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處移動到D處時，硬棒再次在水平位置平衡；下面是小東測出油的部分實驗步驟，請你按照小東的實

11、驗思路，將實驗步驟補充完整。 第42頁/共61頁（3） ；（4）利用上述測量出的物理量和題中的已知量計算油的表達式為： 第43頁/共61頁小東要做什么 ：估測出某種油的密度油小東有什么測量 工具：刻度尺 小東設計的實驗：第44頁/共61頁小東 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處移動到D處時，硬棒再次在水平位置平衡；第45頁/共61頁應用杠桿平衡條件分析F1F2l2l1F3F1l1l2BG F浮G F 浮=F3第46頁/共61頁（3） ；油=(L0-L1) /L0（4）利用上述測量出的物理量和題中的已知量計算油的表達式為： 用刻度尺測出OD的長

12、度 L1L1第47頁/共61頁(三)杠桿在生活中的應用跟著老師畫畫圖吧！第48頁/共61頁第49頁/共61頁F1F2L1L2杠桿與生活第50頁/共61頁F1F2l1l2杠桿與軍事科技第51頁/共61頁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，支點位于力與重量之間。頸后部肌肉使頭后仰的動作是體內(nèi)第一種杠桿的最好實例。顱底的杠桿位于環(huán)枕關(guān)節(jié)的支點上第52頁/共61頁第二種杠桿第二種杠桿，重量位于力與支點之間。足跟從地面抬起的動作就是這種杠桿的實例。小腿肌是提起體重的力，足的大部分形成杠桿。第53頁/共61頁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之間的杠桿上。典型的實例

13、是肱二頭肌收縮提供力，屈肘關(guān)節(jié)作為支點，抬起前臂和手（重量）。第54頁/共61頁杠杠真神奇啊！ 第55頁/共61頁五、小結(jié) 第56頁/共61頁）AOMB圖5 15圖6是運動員利用器械進行舉重訓練的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OAOB45，系在橫桿A端的細繩通過滑輪懸掛著物體M。運動員小強站在水平地面上時對地面的壓強為1.1104Pa，當他用力舉起橫桿B端恰好使AB在水平位置平衡時，他對橫桿B端豎直向上的作用力F1為300N，此時他對水平地面的壓強為1.6104Pa。若在物體M下面再加掛物體N，小強需用更大的力舉起橫桿B端，當AB在水平位置再次平衡時，他對橫桿B端豎直向上的作用力F2，他對地面