杠杆的平衡条件及杠杆的分类
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《第1节杠杆》教案教学目标1.认识杠杆和有关杠杆的几个概念,能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆。
2.经过绘制杠杆示意图的过程,体会科学抽象的方法。
3.探究杠杆的平衡条件,体会科学探究的各个环节。
4.通过设置的问题情境,学会从多角度思考、探索、交流,激发学生的好奇心和主动学习的欲望,培养学生探究物理规律的兴趣。
教学重点杠杆的平衡条件与杠杆的分类。
教学难点画出实际问题中的杠杆的力臂。
课时安排2课时课前准备课件教学过程第1课时杠杆及其平衡条件一、导入新课阿基米德的名言:“给我一个支点,我能撬起地球”。
显示了科学家基于科学理论的宏大气魄,也使我们接触到杠杆这个词。
这节课,我们就一起来探究学习《第1节杠杆》。
(板书课题)二、自学互研(一)杠杆自主阅读教材P76~77的内容,独立思考并完成:1.什么是杠杆?答:一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
2.杠杆的五要素:(1)支点:杠杆可以绕其转动的点__O__。
(2)动力:使杠杆转动的力__F1__。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力__F2__。
(4)动力臂:从__支点到动力作用线__的距离l1。
(5)阻力臂:从__支点到阻力作用线__的距离l2。
3.杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用,护城河上安装的吊桥就是一个杠杆,如图所示,它的支点是__B__点,动力作用点是__A__点,阻力是__吊桥的重力__。
4.如图甲所示的钢丝钳,其中A为剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴(支点);图乙为单侧钳柄及相连部分示意图。
请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。
解:如图所示:(二)杠杆的平衡条件自主阅读教材P77~79的内容,独立思考并完成:5.实验探究杠杆平衡条件。
(1)理解平衡:杠杆平衡是指杠杆__F1l1=F2l2__或__动力×动力臂=阻力×阻力臂__。
(2)进行实验:①调节杠杆两端的__平衡螺母__,使杠杆在__水平位置__平衡,这样做的目的是排除__杠杆重力__对杠杆平衡的影响;杠杆的调节方法是左倾__右调__,右倾__左调__;②实验过程中移动钩码位置使杠杆再次__水平位置__平衡,目的是便于从杠杆上直接读出__力臂__。
杠杆分类及应用知识梳理1、杠杆分类(1)由杠杆的平衡条件:F1×L1=F2×L2,按照力臂的不同可分为:当L1____L2时,F1____F2,省力杠杆;当L1____L2时,F1____F2,等臂杠杆;当L1____L2时,F1____F2,费力杠杆。
(2名称结构特征特点应用举例____杠杆动力臂大于阻力臂省____、费________________________________________杠杆动力臂小于阻力臂费____、省________________________________________杠杆动力臂等于阻力臂不省力、不费力________________________________2、杠杆实验“探究杠杆平衡条件”实验及实验步骤:(1)将铁架台放在水平桌面上,安装杠杆,调节________使杠杆在________平衡,目的是______________________________________;(2)用弹簧测力计测出____________________________;(3)将不同的钩码个数组成两个钩码组,分别将两个钩码组悬挂在杠杆上支点________侧,调节位置直至杠杆________平衡,测出力和对应的力臂填入表格;(4)保持力臂不变,改变________________,使杠杆重新水平平衡,将对应的力和力臂填入表格;(5)保持力不变,改变________________,使杠杆重新水平平衡,将对应的力和力臂填入表格。
例题解析1、杠杆分类知识点一:省力杠杆【例1】如图是自卸车的示意图,车厢部分视为杠杆,则下列分析正确的是()A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重是阻力B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力【例2】“给我一个支点和一根足够长的棍,我就能撬起整个地球。
不简单的杠杆教案第一章:认识杠杆1.1 教学目标:让学生了解杠杆的定义和基本特征。
学生能够识别不同类型的杠杆。
1.2 教学内容:杠杆的定义与特点杠杆的分类:一、二、三类杠杆杠杆的平衡条件1.3 教学活动:通过图片和实例介绍杠杆的定义和特点。
分组讨论不同类型的杠杆,如剪刀、钳子等。
学生尝试用自制杠杆进行实验,观察平衡条件。
第二章:杠杆的平衡条件2.1 教学目标:让学生理解杠杆的平衡条件。
学生能够计算力臂和力的关系。
2.2 教学内容:杠杆的平衡条件:力与力臂的乘积相等力臂的定义和计算方法力的合成与分解2.3 教学活动:通过示例和图解讲解杠杆的平衡条件。
学生进行实验,测量不同力臂和力的关系。
练习计算力臂和力的关系,解决实际问题。
第三章:力的合成与分解3.1 教学目标:让学生了解力的合成与分解在杠杆中的应用。
学生能够运用力的合成与分解原理解决杠杆问题。
3.2 教学内容:力的合成与分解原理力的合成与分解在杠杆中的应用力的合成与分解的计算方法3.3 教学活动:通过图解和实例讲解力的合成与分解原理。
学生进行实验,观察力的合成与分解在杠杆中的效果。
练习解决杠杆问题,运用力的合成与分解原理。
第四章:杠杆的应用4.1 教学目标:让学生了解杠杆在日常生活和工业中的应用。
学生能够分析实际问题,运用杠杆原理解决。
4.2 教学内容:杠杆在日常生活和工业中的应用实例杠杆原理在解决问题中的应用实际问题分析与解决方法4.3 教学活动:通过图片和实例介绍杠杆在日常生活和工业中的应用。
学生进行小组讨论,分析实际问题,运用杠杆原理解决。
分享解决实际问题的方法和经验。
第五章:杠杆的优化设计与创新5.1 教学目标:让学生了解杠杆的优化设计与创新方法。
学生能够运用创新思维改进杠杆设计。
5.2 教学内容:杠杆的优化设计原则创新方法在杠杆设计中的应用改进杠杆设计的实践案例5.3 教学活动:通过图解和实例讲解杠杆的优化设计原则。
学生进行小组讨论,提出改进杠杆设计的创新方案。
科普组教案——杠杆原理教学目标:1. 了解杠杆的定义和分类2. 掌握杠杆的平衡条件3. 能够运用杠杆原理解释生活中的现象教学重点:1. 杠杆的定义和分类2. 杠杆的平衡条件教学难点:1. 杠杆的分类和特点2. 杠杆平衡条件的应用教学准备:1. 教具:杠杆模型、钩码、支架等2. 学具:笔记本、彩笔教学过程:一、导入(5分钟)1. 教师通过展示日常生活中常见的杠杆现象,如撬棒、剪刀、钳子等,引导学生思考杠杆的定义和作用。
2. 学生分享对杠杆的理解,教师总结并板书杠杆的定义。
二、探究杠杆的分类(10分钟)1. 教师引导学生观察杠杆模型,引导学生发现杠杆的分类及其特点。
2. 学生通过小组讨论,总结出杠杆的分类及特点,教师板书。
三、学习杠杆的平衡条件(10分钟)1. 教师通过演示实验,引导学生观察和记录杠杆的平衡条件。
2. 学生总结杠杆的平衡条件,教师板书。
四、应用杠杆原理解释生活现象(10分钟)1. 教师提出生活中常见的杠杆现象,如翘板、剪刀等,引导学生运用杠杆原理进行解释。
2. 学生分组讨论,分享自己的观点,教师点评并总结。
五、课堂小结(5分钟)1. 教师引导学生回顾本节课所学内容,巩固知识点。
2. 学生总结本节课的收获,教师给予鼓励和评价。
教学反思:本节课通过展示日常生活中常见的杠杆现象,引导学生关注和学习杠杆的定义、分类、平衡条件等基本知识。
通过小组讨论和实验观察,让学生主动参与学习过程,提高学生的动手能力和合作精神。
在应用环节,学生能够运用所学知识解释生活中的杠杆现象,提高学生的实际运用能力。
总体来说,本节课达到了预期的教学目标。
六、实践活动:制作简易杠杆(15分钟)教学目标:1. 巩固杠杆的定义和分类知识。
2. 提高学生的动手能力和创新能力。
教学准备:1. 教具:材料包(木棒、塑料棒、金属棒等),支架,钩码等。
2. 学具:笔记本、彩笔、剪刀、胶带等。
教学过程:1. 教师提出实践活动要求,引导学生分组讨论,设计并制作一个简易杠杆。
初中物理自主招生讲义41杠杆及其五要素、探究杠杆的平衡条件、杠杆的动态平衡分析、杠杆的分类与应用01一.杠杆及其五要素(共2小题)【知识点的认识】(1)杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆.说明:①杠杆可直可曲,形状任意.②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点.如:鱼杆、铁锹.(2)杠杆五要素﹣﹣组成杠杆示意图.①支点:杠杆绕着转动的点.用字母O 表示.②动力:使杠杆转动的力.用字母F1表示.③阻力:阻碍杠杆转动的力.用字母F2表示.说明:动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上.动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反④动力臂:从支点到动力作用线的距离.用字母l1表示.⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离.用字母l2表示.【命题方向】在初中阶段有的地区直接考查要求画出力臂,有的地区对画力臂不做要求,虽然不做要求,但实际上在解题中应当找到力臂,因此找力臂是重点又是难点.例1:如图所示,开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆,在图中能正确表示开瓶盖时,杠杆的支点、动力和阻力的是()A.B.C.D.点评:(1)掌握杠杆的五个要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂.(2)起子的使用有两种方法:可以以前面为支点,也可以以后面为支点,(如图)只要能克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力就可以.例2:如图所示,工人师傅将油桶推上台阶,下列说法正确的是()A.这不能看作杠杆,因为油桶是圆的B.这不能看作杠杆,因为没有支点C.这可以看作杠杆,因为满足杠杆的所有条件D.这可以看作杠杆,支点就是横截面的圆心【解题方法点拨】(1)用同一硬棒做杠杆,使用方法不同,支点位置也可能不同.如撬重物的撬棒的支点可在棒的端点,也可在棒的中间某一点的位置上,如图.(2)作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的,可根据人们的需要来确定有时动力和阻力的区别不明显.如人用扁担挑重物,可把重物作用于扁担一端的力作为动力.而重物作用于扁担另一端的力为阻力.〔在动力作用下,杠杆可能静止,也可能转动.阻力与动力作用效果相反,如果动力使杠杆顺时针转动,阻力必须使杠杆逆时针转动.(3)力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离,即它是点到线的距离而不是点到点的距离.(4)力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上.如果力的作用线恰好通过支点,则力臂为零.1.如图所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。
第2课时杠杆的平衡条件及杠杆的分类
一、选择题
1.在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了()
A.减小摩擦
B.多次测量取平均值减小误差
C.使每组数据更准确
D.获取多组实验数据归纳出物理规律
2.如图K-5-19所示是探究杠杆平衡条件的实验装置,要使杠杆在水平位置平衡,B 处应挂与A处同样大小的钩码个数为()
图K-5-19
A.6 B.4
C.3 D.2
3.如图K-5-20所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=OB,不计杠杆重力,则m1、m2的大小关系为()
图K-5-20
A.m1>m2B.m1<m2
C.m1=m2D.无法判断
4.如图K-5-21所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,杠杆上每格均匀等距,每个钩码都相同。
下列三项操作中,会使杠杆右端下倾的是()
图K-5-21
①在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码
②在杠杆的两侧同时各加上一个钩码
③将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一个小格
④将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格
A.①③B.①④C.②③D.②④
5.如图K-5-22所示是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从位置①→②→③,则拉力的变化情况是()
图K-5-22
A.先变小后变大
B.先变大后变小
C.逐渐变大
D.逐渐变小
6.2017·泰州图K-5-23中使用的工具,属于费力杠杆的是()
图K-5-23
二、填空题
7.开瓶时使用的开瓶器如图K-5-24甲所示,可以简化成不计重力的杠杆,如图乙所示,O为支点。
若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直,且AO=6 cm,BO=1 cm,F1=25 N,则F2=______N。
图K-5-24
8.2017·安顺某同学用图K-5-25所示装置做探究杠杆平衡条件的实验,图中杠杆匀质且刻度均匀。
当杠杆水平平衡后,在左侧第2格挂3个相同的钩码,则应在右侧第3格上挂________个相同的钩码才能使杠杆水平平衡;若在右侧改用弹簧测力计向下拉,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
图K-5-25
9.如图K-5-26所示是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力按住C点打开该夹子时,可把________点看作支点,此时夹子可近似看作________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
图K-5-26
10.2017·哈尔滨如图K-5-27所示,杠杆水平放置且自重忽略不计,O是支点,左侧挂一重物,动力F1的大小为3 N,整个装置处于静止状态,则物体的重力为________N。
此时杠杆属于________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
图K-5-27
11.如图K-5-28所示,轻质杠杆OA的中点悬挂一重为60 N的物体,在右端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是________N;保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
图K-5-28
12.利用杠杆投掷石球,如图K-5-29所示,作用在A点的力沿________方向时最小。
已知石球重100 N,OA∶OB=1∶4,则作用在A点的力的最小值为________N。
(不计杠杆自重及摩擦)
图K-5-29
三、作图题
13.(1)如图K-5-30所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起时桌腿A没有滑动。
请在C点画出这个力的示意图,并标出它的力臂L。
图K-5-30
(2)图K-5-31中杠杆上B点挂着重物G,若在A点施加一个最小的力F使杠杆在图示的位置平衡,请画出此力的示意图和力臂。
图K-5-31
四、实验探究题
14.利用如图K-5-32所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。
链接例2实验点拨
图K-5-32
(1)实验前,杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆平衡后,如图乙所示,在杠杆B点挂3个相同的钩码,可在杠杆的D点挂________个相同的钩码,使杠杆重新在水平位置平衡。
在实验过程中,使杠杆在水平位置平衡的目的是________________________________________________。
(3)保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂L1和动力F1的数据,绘制了L1-F1的关系图像,如图丙所示。
请根据图像推算,当L1为0.6 m时,F1为________N。
五、计算题
15.如图K-5-33所示是某同学做俯卧撑时的示意图,他的质量为56 kg。
身体可视为杠杆,O点为支点,求:(A点为重心,g取10 N/kg)
(1)该同学所受重力是多少。
(2)在图中画出该同学所受重力的示意图,并画出重力的力臂L1。
(3)若OB=1.0 m,BC=0.4 m,求地面对双手支持力的大小。
图K-5-33
教师详解详析
1.D 2.A
3.B [解析] 根据杠杆的平衡条件:F 1L 1=F 2L 2可知,G 1L 1=G 2L 2,m 1gL 1=m 2gL 2,即m 1L 1=m 2L 2,从图中可以看出力臂L 1>L 2,所以物体的质量m 1<m 2。
4.A
5.A [解析] 由图知,测力计在②位置时,其动力臂等于OC ,此时动力臂最长;测力计由位置①→②→③的过程中动力臂先变大后变小,根据杠杆平衡条件可知,测力计的示数先变小后变大。
6.A [解析] 镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A 符合题意;独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B 、C 、D 不符合题意。
7.150 [解析] 根据杠杆的平衡条件:F 1L 1=F 2L 2可知,F 2=F 1×OA OB =25 N ×6 cm 1 cm
=150 N 。
8.2 增大
9.B 等臂
10.6 省力
11.30 不变
[解析] 如图所示,杠杆在A 位置平衡时,L OA =2L OC ,
由杠杆平衡得,FL OA =GL OC ,
则F =G ×L OC L OA =12G =12
×60 N =30 N 。
杠杆在B 位置平衡时,OA ′为动力臂,OC ′为阻力臂,阻力不变为G ,
由△OC ′D ∽△OA ′B 得,OC ′OA ′=OD OB =12
, 由杠杆平衡得,F ′L OA ′=GL OC ′,
则:F ′=G ×L OC ′L OA ′
=12G =12×60 N =30 N 。
由此可知当杠杆从A 位置匀速提到B 位置的过程中,力F 的大小不变。
12.b 400
[解析] 当F 的方向与杠杆垂直时动力臂最大,此时最省力,即作用在A 点的力沿b 方向
时最小。
根据杠杆的平衡条件知:F ×L OA =G ×L OB ,其中L OA ∶L OB =1∶4,G =100 N ,所以F =4G =4×100 N =400 N 。
13.(1)如图所示
(2)如图所示
14.(1)右
(2)4 消除杠杆自重对实验的影响且便于读取力臂 (3)0.5
[解析] (1)杠杆在水平位置不平衡,左端向下倾斜,右端上翘,故应向右调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)设1个钩码重为G ,一格长为L ,根据杠杆平衡条件可知:3G ×4L =F D ×3L ,所以F D =4G ,故需在D 点挂4个相同的钩码。
在实验过程中,使杠杆在水平位置平衡的目的是消除杠杆自重对实验的影响且便于读取力臂。
(3)由于此题中的阻力和阻力臂不变,由F 1L 1=F 2L 2可知,利用图像中任意一组数据都能得出,F 2L 2=F 1L 1=0.1 m ×3 N
=0.3 N ·m ;故当L 1为0.6 m 时,F 1=F 2L 2L 1=0.3 N ·m 0.6 m
=0.5 N 。
15.(1)该同学所受重力:G =mg =56 kg ×10 N/kg =560 N 。
(2)如图所示
(3)根据杠杆平衡条件F 1L 1=F 2L 2得:F ×OC =G ×OB ,则地面对双手的支持力:F =G ×OB OC =560 N ×1.0 m 1.0 m +0.4 m
=400 N 。