杠杆平衡条件的应用是杠杆知识点中的重难点
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新教科版小学科学六年级上册3.3《不简单的杠杆》教学设计一. 教材分析《不简单的杠杆》是新教科版小学科学六年级上册第三单元“简单的机械”的第三课。
本节课主要内容是让学生通过实验、探究、分析,了解杠杆的分类、特点以及应用。
教材以学生的生活经验为基础,引导学生从身边常见的杠杆现象入手,探究杠杆的奥秘。
教材内容丰富,既有理论知识,又有实践操作,旨在培养学生的动手能力、观察能力和思考能力。
二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的观察、实验和分析问题的能力。
他们在日常生活中接触过各种杠杆,对杠杆有一定的认知。
但是,对于杠杆的分类、特点以及应用等方面的知识,还需要通过课堂学习来进一步了解。
此外,学生在学习过程中需要培养动手操作的能力,以及将理论知识与实际生活相结合的能力。
三. 教学目标1.知识与技能:了解杠杆的分类、特点,学会用镊子、剪刀等工具进行简单的杠杆实验,分析杠杆的平衡条件。
2.过程与方法:通过观察、实验、分析,培养学生的动手操作能力和观察能力。
3.情感态度价值观:培养学生对科学的兴趣和探究精神,认识杠杆在生活中的重要作用。
四. 教学重难点1.重点:杠杆的分类、特点,杠杆的平衡条件。
2.难点:杠杆平衡条件的运用,杠杆在生活中的应用。
五. 教学方法1.实验法:通过学生动手实验,观察杠杆的平衡条件。
2.讨论法:分组讨论,分析杠杆的分类、特点及应用。
3.案例分析法:分析生活中常见的杠杆现象,引导学生运用所学知识。
六. 教学准备1.学生准备:了解杠杆的初步知识,观察生活中常见的杠杆现象。
2.教师准备:准备实验器材(镊子、剪刀、钩码等),制作PPT,设计教学环节。
七. 教学过程1.导入(5分钟)教师通过提问方式引导学生回顾杠杆的初步知识,激发学生学习兴趣。
例如:“你们在生活中见过哪些杠杆?它们有什么特点?”2.呈现(10分钟)教师展示PPT,介绍杠杆的分类、特点及应用。
通过图片和实例,让学生直观地了解杠杆的多样性。
人教版初中物理八年级下册《杠杆》教学设计及反思一、教材分析《杠杆》是人教版初中物理八年级下册第十二章《简单机械》第1节教学内容,属于力学基础知识的重要部分。
本节课内容主要围绕杠杆的概念、杠杆的五要素、杠杆的平衡条件等知识点展开,为后续学习滑轮、轮轴等复杂机械打下基础。
(一)知识与技能1. 理解杠杆的概念,能识别生活中的杠杆实例。
2. 掌握杠杆的五要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,并能正确绘制杠杆示意图。
3. 理解杠杆的平衡条件,并能应用条件分析杠杆的平衡状态。
(二)过程与方法1. 通过观察、实验和讨论,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2. 通过绘制杠杆示意图和计算过程,提高学生的作图能力和计算能力。
(三)情感、态度与价值观1. 激发学生对物理学的兴趣,培养科学探究精神。
2. 增强学生的实践能力和创新意识,培养团队协作精神。
三、教学重难点教学重点:1. 杠杆的五要素及其识别。
2. 杠杆平衡条件的理解和应用。
教学难点:1. 正确绘制杠杆示意图。
2. 利用杠杆平衡条件解决实际问题。
四、学情分析八年级学生已经具备了一定的力学基础知识,但对杠杆的概念和原理可能仍感陌生。
学生对实验和直观教学兴趣浓厚,但抽象思维能力和分析能力有待提升。
因此,教学中应注重直观演示和实验探究,引导学生从感性认识到理性认识,逐步深化对杠杆的理解。
五、教学方法和策略(一)教学方法1. 讲授法:系统介绍杠杆的基本概念、原理和应用。
2. 实验法:通过实验演示和分组实验,让学生直观感受杠杆的作用和平衡条件。
3. 讨论法:组织学生讨论生活中的杠杆实例,加深对杠杆原理的理解。
(二)教学策略1. 启发式教学:通过提问和讨论,引导学生主动思考、积极探究。
2. 直观化教学:利用教具、实验和多媒体手段,帮助学生形成直观印象。
3. 循序渐进:从简单到复杂,逐步引导学生掌握杠杆的相关知识和技能。
六、教学过程(一)引入新课1. 激发兴趣:展示生活中常见的杠杆应用实例,如剪刀、撬棍、秤等,引导学生观察并思考它们的共同特点。
探究杠杆的平衡条件实验注意事项杠杆是一种简单而重要的物理工具,被广泛应用于各个领域。
它可以通过改变力的大小和方向来实现物体的平衡。
为了探究杠杆的平衡条件,我们可以进行一些简单的实验。
我们需要准备一根杠杆、一个支点和一些质量相同的物体。
杠杆可以是任何具有一定长度和刚性的物体,比如木棍或金属杆。
支点可以是一个固定的点或一个支架,用于使杠杆可以旋转。
质量相同的物体可以是一些小砝码或任何具有相同质量的物品。
在实验中,我们需要将杠杆放在支点上,并在杠杆的两端悬挂质量相同的物体。
为了保持平衡,我们需要调整物体的位置,使得杠杆保持水平,并且两端的力相等。
在进行实验时,有几个注意事项需要我们注意。
首先,我们需要确保杠杆和支点的质量可以忽略不计,以便更好地观察平衡条件。
其次,我们需要确保杠杆的长度足够长,以便在调整物体位置时可以更准确地控制平衡。
同时,我们也需要确保杠杆具有足够的刚性,以避免在实验过程中出现弯曲或变形。
我们还需要注意测量力的方法。
在实验中,我们可以使用弹簧秤或称重器等工具来测量物体悬挂的力大小。
在进行测量时,我们需要确保测量的准确性和可靠性,避免测量误差对实验结果的影响。
在调整杠杆平衡时,我们可以尝试不同位置的物体悬挂点,并观察杠杆是否保持平衡。
当杠杆达到平衡时,我们可以发现两端的力大小相等,且方向相反。
这就是杠杆平衡的条件。
除了调整物体位置,我们还可以改变物体的质量来探究杠杆平衡的条件。
当物体的质量增加时,我们需要调整悬挂点的位置,以保持平衡。
通过实验,我们可以验证杠杆平衡的条件与物体的质量和位置有关。
在实验过程中,我们还需要注意安全问题。
首先,确保实验场地的安全,避免杠杆碰到其他物体或人。
其次,注意小心操作,避免物体掉落或杠杆突然失去平衡导致意外发生。
探究杠杆的平衡条件需要进行一系列实验,并注意实验过程中的各种细节和注意事项。
通过观察和测量,我们可以深入了解杠杆平衡的条件,并进一步应用于实际生活和工程领域中。
杠杆的平衡条件课后反思一、教学目标1. 让学生理解杠杆的平衡条件,即力矩相等。
2. 让学生掌握如何应用杠杆的平衡条件解决实际问题。
3. 培养学生的观察能力、动手能力和思维能力。
二、教学内容1. 杠杆的平衡条件:力矩相等。
2. 应用杠杆的平衡条件解决实际问题。
三、教学重点与难点1. 教学重点:杠杆的平衡条件及其应用。
2. 教学难点:如何理解并应用力矩的概念。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考杠杆的平衡条件。
2. 利用实验和实践,让学生直观地感受杠杆的平衡现象。
3. 运用案例分析法,让学生学会解决实际问题。
五、教学过程1. 导入:通过一个简单的杠杆实验,引导学生关注杠杆的平衡现象。
2. 新课:讲解杠杆的平衡条件,即力矩相等。
3. 实践:让学生进行实验,观察并记录杠杆的平衡条件。
4. 应用:分析实际问题,运用杠杆的平衡条件解决问题。
5. 总结:回顾本节课的内容,强调杠杆的平衡条件及其应用。
6. 作业:布置一些有关杠杆平衡条件的练习题,巩固所学知识。
课后反思:六、教学拓展1. 引导学生思考杠杆平衡条件的应用领域,如工程、物理、日常生活等。
2. 介绍一些著名的杠杆平衡实例,如翘翘板、剪刀、钳子等。
3. 探讨杠杆平衡条件在其他学科领域的应用,如力学、生物学等。
七、教学评价1. 评价学生对杠杆平衡条件的理解程度。
2. 评价学生运用杠杆平衡条件解决实际问题的能力。
3. 评价学生在实验和实践中的观察能力、动手能力和思维能力。
八、教学反思1. 反思教学内容是否全面、深入,是否符合学生的认知水平。
2. 反思教学方法是否恰当,是否能够激发学生的学习兴趣和积极性。
3. 反思教学过程是否注重学生的参与和实践,是否能够提高学生的动手能力和思维能力。
九、教学改进1. 对教学内容进行调整,加强对力矩概念的讲解和引导。
2. 尝试采用更多样的教学方法,如游戏、讨论等,提高学生的学习兴趣。
3. 增加实验和实践环节,让学生更多地进行动手操作,提高实践能力。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸.一个人从桥的左端匀速走到桥的右端,桥面始终是水平的,不计吊桥和绳的重力,人从吊桥左端出发时开始计时.则人在吊桥上行走过程中,吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是( )A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】吊桥相当于一个杠杆,以吊桥的左端为支点,人从吊桥左端出发,匀速走到桥的右端,杠杆受到人的压力(阻力)等于人的重力,动力臂为OA=L,杠杆受到物体的压力(阻力)F′=G,阻力臂为OB =vt,因为杠杆平衡,所以满足F×OA=F′×OB=G×vt,即:F×L=G×vt,GvtFL由此可知,当t=0时,F=0.当t增大时,F变大,F与人行走时间t是正比例关系,故图象B正确,符合题意为答案.2.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.F1、F2始终沿竖直方向;图甲中BO=2AO,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为 0.02m/s.不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A .甲方式 F 1由 150N 逐渐变大B .乙方式 F 2的功率为 3WC .甲乙两种方式都省一半的力D .乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】 A .由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F 1 的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:1221L OB L OA == 所以,动力F 1 的大小始终不变,故A 错误;BC .由于在甲图中, OB =2OA ,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N 200N 22F G ==⨯= 由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s ,故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是: 400N 100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确.3.如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A.左右钩码各向支点移一格B.左右各减少一个钩码C.左右各减少一半钩码D.左右各增加两个钩码【答案】C【解析】设杠杆的分度值为 L,一个钩码的重为G.原来4G×2L=2G×4L;左、右钩码各向支点移动一格,左边=4G×L=4GL,右边=2G×3L=6GL,左边<右边,杠杆向右端下沉,A不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G×2L=6GL,右边=G×4L=4GL,左边>右边,杠杆向左下沉,B 不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G×2L=4GL,右边=G×4L=4GL,左边=右边,杠杆平衡;C符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G×2L=12GL,右边=4G×4L=16GL,左边<右边,杠杆右边下沉,D不符合题意,故选C.4.如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G,O为支点,在A端用力使杠杆平衡。
物理九年级杠杆平衡知识点杠杆平衡是物理学中的一个基本概念,它在我们日常生活和工程领域中都有着广泛的应用。
本文将对物理九年级杠杆平衡的知识点进行探讨。
一、杠杆平衡的定义杠杆平衡是指在杠杆上,两边所受力矩相等,使杠杆静止或保持平衡的状态。
在杠杆平衡中,根据力矩平衡原理,可以得出以下公式:力1 ×距离1 = 力2 ×距离2其中,力1和力2分别为杠杆两边所受的力,距离1和距离2分别为力点到杠杆支点的距离。
二、一级杠杆平衡一级杠杆平衡是指杠杆上仅有两个力作用,且力矩相等的情况。
例如,我们常见的钳子就是一级杠杆,钳子的支点即为杠杆的转动中心。
三、二级杠杆平衡二级杠杆平衡是指杠杆上有三个力作用,且力矩相等的情况。
在二级杠杆平衡中,通常有一个力作用在杠杆的一端,另外两个力分别作用在杠杆的另外两个不同的点上。
四、如何判断杠杆平衡判断一个杠杆是否平衡可以通过以下几个步骤进行:1. 确定杠杆的支点,即杠杆的转动中心。
2. 确定各个力的作用点。
3. 计算各个力的力矩,即力与支点距离的乘积。
4. 判断力矩之间的关系,若各个力矩相等,则杠杆平衡。
五、杠杆平衡的应用杠杆平衡在日常生活和工程领域中有着广泛的应用。
以下是一些常见的杠杆平衡的应用场景:1. 简单的剪刀或钳子就是一种杠杆平衡的应用,通过对杠杆上的两个力的调整,我们可以轻松地剪断物体。
2. 摆钟也是杠杆平衡的应用之一。
通过合适的杠杆设计,可以实现钟摆的平稳摆动。
3. 工程中的起重机,通过调整吊钩的位置以及叉车的支撑点,实现物体的平衡悬挂和运输。
六、总结杠杆平衡是物理学中一个重要的概念,它能帮助我们理解和解决各种场景中的力学问题。
通过本文对物理九年级杠杆平衡的介绍,希望读者能够对杠杆平衡有一个清晰的认识,并能够灵活运用这一知识点。
新教科版六年级上册科学第3单元第3课《不简单的杠杆》教案一. 教材分析《不简单的杠杆》这一课主要让学生认识杠杆的分类和特点,了解杠杆的平衡条件,以及掌握杠杆的应用。
通过这一课的学习,学生能够理解杠杆在生活中的重要作用,培养他们观察、思考、探究的能力。
二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的观察和思考能力,对于生活中的杠杆现象有一定的了解。
但学生对于杠杆的分类、特点和应用等方面的知识还需要进一步的学习和掌握。
三. 教学目标1.知识与技能:了解杠杆的分类和特点,掌握杠杆的平衡条件,了解杠杆在生活中的应用。
2.过程与方法:通过观察、实验、讨论等方法,培养学生的探究能力和团队合作能力。
3.情感态度价值观:培养学生对科学的兴趣和好奇心,使他们认识到科学在生活中的重要性。
四. 教学重难点1.重点:杠杆的分类和特点,杠杆的平衡条件,杠杆在生活中的应用。
2.难点:杠杆的平衡条件的理解和应用。
五. 教学方法1.启发式教学:通过问题引导,激发学生的思考和探究兴趣。
2.实验教学:通过实验让学生直观地了解杠杆的特点和应用。
3.小组讨论:培养学生的团队合作能力和口头表达能力。
六. 教学准备1.教师准备:了解学生的情况,准备好相关的教学材料和实验器材。
2.学生准备:预习相关的内容,了解杠杆的基本概念。
七. 教学过程1.导入(5分钟)教师通过提问方式引导学生回顾上一课的内容,引出本课的主题《不简单的杠杆》。
2.呈现(10分钟)教师通过课件或实物展示,让学生了解杠杆的分类和特点。
同时,教师进行讲解,让学生理解杠杆的平衡条件。
3.操练(15分钟)教师学生进行实验,让学生亲身体验杠杆的平衡条件。
学生分组进行实验,记录实验结果。
4.巩固(5分钟)教师通过提问方式检查学生对杠杆的分类、特点和应用的掌握情况。
学生进行回答,巩固所学知识。
5.拓展(10分钟)教师引导学生思考杠杆在生活中的应用,让学生举例说明。
学生进行讨论,分享自己的观点。
杠杆知识点技巧考点
1. 嘿,你知道不,杠杆的平衡条件可是超级重要的呀!就像跷跷板一样,两边的力和力臂得搭配好才行。
比如说,你看那台秤,为啥能称出东西的重量呢?不就是利用杠杆平衡条件嘛!
2. 哇塞,力臂对杠杆的影响简直大了去了!这就好比你用筷子夹菜,手离筷子头越远就越省力呢。
想想看,起重机那么大力气,不就是靠长长的力臂来发挥作用的嘛!
3. 告诉你哦,杠杆可是有省力杠杆和费力杠杆之分的呀!就像拿个大剪刀剪纸和拿个小镊子夹东西,一个省力一个费力呀。
比如开瓶器,不就是为了省力才设计成那样的嘛!
4. 嘿呀,支点的选择也很关键呢!这就像走路选择走哪条路一样重要。
比如撬棍撬东西,找对支点就能轻松撬动啦!
5. 哇哦,杠杆在生活中的应用那可真是无处不在呀!像门的铰链、剪刀,都是杠杆呀。
你每天都在和杠杆打交道呢,你发现没?
6. 哎呀,要想学好杠杆的知识点和技巧,可不能马虎哦!得像对待宝贝一样认真。
你想想,如果工程师不懂杠杆,那还怎么盖大楼呀!
7. 不得不说,杠杆真的太有意思啦!掌握了杠杆的这些要点,你就像是拥有了超能力一样。
以后看到啥都能想想这里面杠杆的原理啦。
总之,杠杆就是这么神奇又实用!。
物理初二杠杆知识点归纳总结杠杆是物理学中的一个重要概念,它是指由杠杆框架支撑的一个刚性物体。
在物理学中,我们研究了杠杆的原理和应用,下面将对物理初二杠杆相关的知识点进行归纳总结。
一、杠杆的概念杠杆是由支点、力臂和力组成的刚性物体,通过施加与支点垂直方向的力来使它产生转动。
支点是杠杆上的一个点,力臂是力所施加的点到支点之间的距离,力是作用在杠杆上的外力。
二、杠杆的原理1. 杠杆的平衡条件当杠杆处于平衡状态时,力矩的和等于零,即左边力矩之和等于右边力矩之和。
力矩可以通过公式计算:力矩 = 力 ×力臂。
平衡条件为ΣM=0。
2. 杠杆的力臂比力臂是力所施加的点到支点之间的距离,力臂的大小决定了杠杆的机械优势。
力臂越大,杠杆的机械优势越大;力臂越小,杠杆的机械优势越小。
机械优势可以通过力臂比计算:力臂比 = 力臂1 / 力臂2。
三、杠杆的分类1. 一级杠杆一级杠杆是指支点位于力的一侧,力臂和力处于同一直线上。
一级杠杆的特点是力臂比为1:1,即力臂相等,力的方向和大小相同。
2. 二级杠杆二级杠杆是指支点和力不在同一直线上,力矩不为零。
二级杠杆的特点是力臂比不等于1:1,力的方向和大小相同。
3. 三级杠杆三级杠杆是指支点位于力的一侧,力臂和力不处于同一直线上。
三级杠杆的特点是力臂比为1:1,即力臂相等,力的方向和大小相反。
四、杠杆的应用1. 力的放大杠杆能够将小力放大为较大力,通过调整力臂的长度来实现力的放大。
这种原理在诸如螺丝刀、开罐器等工具中得到应用。
2. 节省力量杠杆也可以用来节省力量,通过调整力臂的长度来减小施加力的大小。
这种原理在拔河比赛时使用。
3. 平衡物体杠杆的平衡条件可以用来平衡物体,通过调整施加力的位置和大小来实现物体的平衡。
这种原理在天平和秤杆中得到应用。
五、其他杠杆相关的概念1. 力矩力矩是用来描述力的转动效果的物理量,它等于力对支点产生的力臂乘积,力矩的单位是牛顿·米(Nm)。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为()A.AB B.AC C.AD D.AE【答案】A【解析】【分析】根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长.由此分析解答.【详解】由图知,O为支点,动力作用在A点,连接OA就是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡动力方向应向上,所以最小力方向为AB.故选A.【点睛】在通常情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长,连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂.2.如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着一个重物,A端用细绳吊在圆环M下,此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合,那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中,绳对A端的拉力大小将()A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先变小再变大【答案】D【解析】【详解】作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下由图可知,动力臂先增大,再减小,阻力与阻力臂不变,则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知,拉力先变小后变大,故选D。
3.生活中,小华发现有如图甲所示的水龙头,很难徒手拧开,但用如图乙所示的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水(如图丙所示).下列有关这把钥匙的分析中正确的是A.在使用过程中可以减小阻力臂B.在使用过程中可以减小阻力C.在使用过程中可以减小动力臂D.在使用过程中可以减小动力【答案】D【解析】【详解】由图可知,安装并旋转钥匙,阻力臂不变,阻力不变,动力臂变大,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知,动力变小,故选D。
4.如图所示,杠杆在水平状态保持静止,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,下列措施中可行的是A.去掉三个钩码B.把钩码向左移动2小格C.把钩码向右移动2小格D.把弹簧秤测力计向左移动2小格【答案】B【解析】【分析】【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×4L=F2×8L,解得F2=2G,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,即F2=G。
杠杆平衡条件的应用是杠杆知识点中的重难点。
常规的思路是根据杠杆平衡条件,通过比较变化后的动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积是否相等来进行判断的,花时较长,运算较复杂,甚至求解困难。
作者根据自己教学中学生常错的题写下本文,供大家参考,希望能给大家带来一点收获。
(注意:本文中涉及杠杆均为轻质杠杆,不考虑杠杆自重。
)
一.动力最小问题:
学生求最小动力经常出错,究其原因,主要是对最长动力臂在哪不知道。
这类题分为两类,第一类是已知力的作用点,当支点与动力作用点的连线做力臂时候动力最小,即力的方向与支点和动力作用点的连线垂直时动力臂最长,动力最小,至于动力方向要阻止杠杆在阻力作用下转动。
第二类是不知道力的作用点,此时可以在杆上找离支点最远的点,再按第一类做。
注意动力作用点与阻力作用点不一定作用在支点两端,可能在同一端。
例:如图1所示,要使杠杆在水平位置处于平衡状态,作用在A处的力沿______(填字母)方向最省力,力的大小是_______N (本题属于第一类问题,明显看出沿AD方向最省力,最小力F=150N)
如图2所示,曲杆AOBC自重不计,O为支点,AO=60cm,OB=40cm,BC=30cm,A端所挂重物G=50N,为使杠杆在图示位置平衡,需在C处施加一个力为使用力最小,这个力的方向如何?试在图上画出该力的示意图,求该力为多大?(本题属于第二类问题,作用点可能为C点或A点,经计算OC=50cm,小于OA =60cm,所以最小动力作用在A点,方向与杠杆垂直,最小力F=50N。
)
二.挑东西和抬东西问题:
这类问题是杠杆平衡条件应用中学生经常错弄题的题型之一,究其原因大多是由于支点判断错误,导致计算错误。
总结起来:若不考虑扁担自重,挑东西人肩膀是支点,前后货物重力分别充当动力和阻力,肩膀受压力等于前后货重之和。
抬东西可以看成两人肩膀互为支点,货重当阻力肩膀向上抬的力做动力,肩膀受到压力与向上抬的力等大。
例:小明的家在农村,暑假期间他会帮家里干一些力所能及的农活。
一天傍晚他去晒场把稻谷挑回家。
扁担长1.61m,前筐重200N,后筐重150N,问小明要平衡地挑起这担稻谷,他的肩膀距离扁担的前端应该是多少cm ?
(设小明的肩膀距离扁担的前端Lm,根据杠杆平衡条件,得:200NхLm=150Nх(1.61m-Lm),解得L=0.69m=69cm)
如图3所示,大李和小李用长是1.8m的扁担抬重600N的重物,若大李要承担三分之二的重量,则重物应挂在距大李多远处?
(设重物应挂在距大李Lm处,根据杠杆平衡条件,得:600Nх2/3хLm=600Nх(1.8m-Lm),解得L=0.6m)
三.判断杠杆在力的作用下能否保持平衡问题
判断杠杆在力的作用下能否保持平衡问题,也是学生经常错的题,根据杠杆平衡条件及常见题型我们可以总结出以下五条规律:
(1)若F
1L
1
= F
2
L
2
,则杠杆能保持平衡;
(2)若F
1L
1
≠F
2
L
2
,则杠杆不能保持平衡,杠杆将向力与力臂的乘积较大的
方向转动。
(3)处于平衡状态的杠杆两端同时增大或减少相同相同倍数的力或力臂后杠杆继续保持平衡。
(4)处于平衡状态的等臂杠杆,两端同时增大或减少相同大小的力或力臂后杠杆继续保持平衡。
(5)处于平衡状态的非等臂杠杆,两端同时增大或减少相同大小的力或力臂后杠杆不能继续保持平衡。
前面四条规律比较简单,学生也很容易接受,难点在于对处于平衡状态的非等臂杠杆的问题两端同时增大或减少相同大小的力或力臂后杠杆向哪个方向转动的问题。
对这类型题总结出以下两条规律:对于处于平衡状态的非等臂杠杆,①保持力臂不变,若使F1和 F2增大或减小相同的量,杠杆不能保持平衡(力增加相同的量,杠杆将向力臂大的力的方向转动;反之,向力臂较小的力的方向转动)②若保持力不变,使L1和 L2增大或减小相同的量,杠杆也不能保持平衡(力臂增加相同的量,杠杆将向力较大的力的方向转动;反之,向力较小的力的方向转动)
例:如图4所示,轻质杠杆上挂着7个相同的钩码,这时杠杆恰好平衡.若杠杆的两端再同时增挂相同个数的钩码,则杠杆将会( )
A.左端下降
B.右端下降
C.杠杆仍然平衡
D.条件不足,无法判断
变式一、原题中,若将杠杆两端同时减挂相同个数的钩码,则杠杆将会( ) 变式二、原题中,若将杠杆两端钩码同时远离支点向外移动相同距离,则杠杆将会( )
变式三、原题中,若将杠杆两端钩码同时向支点移动相同距离,则杠杆将会( )
(这类题型我们可以用极限法求解,设杠杆两端力(或力臂)同增加无穷大,此时杠杆两端力或力臂相等,则杠杆向力臂(或力)较大那端下沉。
杠杆两端力(或力臂)同减小时,我们设力(或力臂)较小的那端减小到0,另一端依然有力乘力臂存在,则则杠杆向力(或力臂)较大那端下沉。
)
四、两端挂有实心物体的不等臂杠杆,原来处于平衡状态,将两个物体同时浸没在同种液体中,杠杆能否继续保持平衡问题
这种情况中,如果用常规方法来解决,涉及到与浮力有关的知识,运算非常繁琐,对学生能力的要求很高。
我总结一条规律是:密度大的那端下沉。
密度相同仍旧平衡。
例、如图5所示,体积相同的铁块和铝块挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态,现将铁块和铝块同时浸没到同种液体中,杠杆将( )
A.左端下降
B.右端下降
C.杠杆仍然平衡
D.条件不足,无法判断
变式一、上题中,若将铝块换成一个体积较小的铁块,情况会如何?
变式二、上题中,如铁块和铝块体积不相等,情况会如何?
(这类题型我们也可以用极限法求解,将液体密度设为与密度较小的物体密度一致,则密度较小的物体悬浮,受力为0,而另一端密度较大的物体所受浮力小于重力,物体下沉,杠杆也向这端下沉。
)
五、作用在杠杆上的力方向不变,分析杠杆在匀速转动的过程中F1 L1及F1变化问题。
这类型的题目也是学生常错的题型,主要是学生对力臂变化不能弄清。
常见的三种题型规律如下:
(1)拉力方向始终垂直杠杆,则由两边向水平位置转动过程中F
1L
1
及F
1
始终
变大,反之变小。
(2)拉力方向始终竖直向上,则转动过程中F
1始终不变,F
1
L
1
变大。
(两个
竖直位置除外)。
(3)拉力方向始终水平方向,则向水平位置转动过程中F
1 L
1
及F
1
始终变大。
例:如图6所示,轻质杠杆OA的中点悬挂一重物,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡。
保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提到B
位置的过程中,力F及F
1 L
1
将如何变化?
图6
(杠杆原来是平衡的,得F/G =OC/OD ;杠杆转到水平位置时也是平衡的,得F’/G =OB/OA;由三角形相似知:OC/OD=OB/OA ,阻力G不变,则F=F’,即
杠杆匀速转动的过程中,F的大小不变。
但阻力臂增大,故F
1L
1
随之变大。
(图
6)
变式一、原题中将力的方向改为始终与杠杆垂直,则力F及F
1L
1
如何变化?
(如图7,杠杆在匀速转动过程中,动力臂与重物重力始终不变,重力力臂
变大,F
2 L
2
变大,F
1
L
1
随之变大,F变大。
)
变式二、原题中将力的方向改为始终保持水平,则力F及F
1 L
1
如何变化?
(如图8,杠杆被匀速提升的过程中,G不变,G的力臂变大,F的力臂变小,当杠杆转到水平位置时,G的作用线与杠杆垂直,力臂最大,F的作用线通过支
点,力臂为0。
由杠杆平衡条件可知F逐渐变大,F
1 L
1
变大。
)
六、杠杆静止不动,作用在杠杆上的力的方向改变的过程中,力F的大小如何变化问题。
这类问题与上面相似,主要也是从力臂变化进行分析。
杠杆静止或匀速转动的过程中。
力臂的变化会引起力的变化。
分析此类问题时,主要应明确力臂如何变化,有没有转折点,然后根据杠杆的平衡条件判断动力或阻力的大小变化。
例、如图9所示,如果杠杆静止不动,作用在杠杆上A点的力由水平方向缓慢转到竖直方向的过程中力F的大小如何变化?
(当力F转到与杠杆垂直的方向时,F的力臂最大。
所以,F转动时的力臂先变大后变小,G的大小不变,G的力臂不变。
由杠杆平衡条件得:F从水平方向转到与杠杆垂直的方向的过程中,F逐渐变小;F从与杠杆垂直的方向转到竖直方向的过程中,F逐渐变大。
因此,整个过程中,F先变小后变大。
) 杠杆平衡问题,归根结底实质上是对杠杆五要素的判断与杠杆平衡条件的综合运用,杠杆五要素的判断与杠杆平衡条件基础掌握好了,遇到这类题目都不成问题,只是花费时间长短而已。
所以,本文仅供参考,把学生的基础知识夯实,帮助学生学会杠杆平衡条件的综合运用的方法才是我们教学的根本。