初二物理杠杆平衡条件的应用.pptx

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1、杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用主讲：王邦平主讲：王邦平北京首师大附中退休物理教师。曾任海淀区学科带头人、兼职教研员。新课程初中物理（北师大版）教材编委。现任首都师范大学物理系客座教授，物理系硕士生导师。第1页/共61页杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用第2页/共61页 杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用 目目 录录一一.杠杆杠杆二二.杠杆平衡杠杆平衡三三.杠杆平衡的条件杠杆平衡的条件四四.杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用五五.小结小结第3页/共61页一.杠杆 1.杠杆是什么？定义：在力的作用下，能够绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆F2F1O第4页/共61页数数手掌有多少个杠杆第5

2、页/共61页2.杠杆的几个要素棒（1）不考虑质量 G（2）不产生形变这棒真特这棒真特殊啊！殊啊！（3）可直可曲第6页/共61页（1）支点点（2）动力作用点（3）阻力作用点OAB第7页/共61页(1)动力 力(2)阻力F1F2第8页/共61页(1)动力作用线 线(2)阻力作用线(3)动力臂(4)阻力臂L1L2l1l2第9页/共61页杠杆和普通棒的区别是：（1）质量、形变（2）力：动力、阻力（3）几何：点、线所以说杠杆只是一根特殊的棒（杆）杠杆普通棒第10页/共61页二.杠杆平衡1.运动的平衡(1)平动的平衡(2)转动的平衡 平动的静止转动的静止绕定点匀速转动匀速直线运动第11页/共61页2.杠杆

3、平衡（2）杠杠处于匀速转动状态（1）杠杆处于静止状态第12页/共61页三.杠杆平衡的条件动力动力臂=阻力阻力臂文字F1 l1=F2 l2公式F2l2F1Ol1第13页/共61页省力杠杆 F1F2F1F2l2l1l1l2费力杠杆 F1F2F1F2l1l2l1l2等臂杠杆 F1F2l1l2当杠杆平衡（静止/匀速转动）时，根据杠杆的平衡条件F1 l1=F2 l2 ，可以将杠杆分成三类l1 l2 l1 l2 l1=l2 第14页/共61页杠杆的分类省力 等臂 费力第15页/共61页四.杆平衡条件的应用(一)应用杠杆平衡条件分析和计算问题的一般步骤5.根据杠杆平衡条件列关系式分析求解 F1 l1=F2

4、l2准备工作1.找杆：2.找支点：O3.找动力、阻力：作用点、方向、大小F阻F动ABL1L24.作力臂 第16页/共61页动动手1.杆 2.支点O3.力 F1AF2B4.臂l1l25.条件F1 l1=F2 l2第17页/共61页加菲猫和杠杆第18页/共61页画画图吧！OBF2L1AF1L2第19页/共61页(二)、典型例题例1.画出下图中，各力对于支点O的力臂。FO FO FOOFOFO F2F1AB第20页/共61页例2.如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图（1）它用到了几个杠杆？作出这些杠杆的杆，支点，动力，阻力，力臂。第21页/共61页答：两个杠杆F2F1l1l2F4F3l4l3F4F3l4l

5、3F2F1l1l2第22页/共61页（2）下列说法错误的 有（）A.两杠杆均为省力杠杆 B.两杠杆均为费力杠杆 C.ABC为省力杠杆 D.ABC为省力杠杆判断的依据：F1 l1=F2 l2第23页/共61页F2F1l2l1F2F1l1l2L1L2省力杠杆l1l2l2l1第24页/共61页（3）你能改装这个装置，使它变得更省力么？改装过后，与原装置相比，有不足之处么？第25页/共61页要使动力臂尽量大答案不唯一可动支点或力（作用点、方向）如图是可能的一种方式第26页/共61页课间休息5分钟 第27页/共61页判断省力、费力杠杆的方法：根据杠杆平衡条件（F1 l1=F2 l2）,要判断一杠杆是否省

6、力,关键在于动力臂和阻力臂的长短关系。你能说说省力杠杆、费力杠杆的优缺点么?l1 l2 省力杠杆l1 l2 省力杠杆l1l2=0 l1不变l2逐渐增大某时刻l1=l2 等臂杠杆l1l2l1 l2 费力杠杆OF2l1l1l2l1l2第30页/共61页例4.如图所示，杠杆的左端悬挂着一个重物，右端用弹簧测力计拉着，使杠杆在水平方向保持平衡，若将弹簧测力计缓慢地沿着图中虚线自位置1移到位置2，并保持杠杆始终在水平方向平衡，则弹簧测力计地读数将怎样变化？第31页/共61页初 DOA末 DOAA中 O第32页/共61页例重为G的金属块静止在水平地面上时，对地面的压强为5.4105 Pa；现将金属块用细绳

7、挂在轻质杠杆的A端，B端悬挂重力G的物体，如图8所示，当杠杆在水平位置平衡时，金属块对地面的压强为1.8105 Pa，已知B端所挂物体的质量为4kg，OA：OB3：5。要使金属块离开地面，则（g取10N/kg）A.轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kgB.金属块对地面的压强只需减少3.6105PaC.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为5：1D.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为2：5GOABG第33页/共61页G2OABG1重力:G1 G1静止T1=G1细绳拉力:T1重力:G G静止N=GN=pS地面支持力:N假设重物2没有与杠杆连接第34页/共61页G1G地面支持力：

8、（拉）=G1地面支持力:N细绳拉力:T2 杠杆平衡T2l2=T1 l1（G N）l2=G1 l 1 OABG1l1l2G2OABl1l2T1T2=T2 G静止 N+T2=GT2=G NT2T=T假设重物2与杠杆连接G1 G1静止T1=G1T1OABG1G2假设重物2与杠杆连接第35页/共61页因为OA：OB3：5，m2=10kg，设m1，要使m2离开地面，m1至少应为6kgA错 杠杆平衡T2l2=T1 l1（G N）l2=G1 l 1 离开地面的条件N=0（G）l2=G1 l 1 第36页/共61页 G静止 N+T2=GT2=GN G1静止T1=G1 杠杆平衡T2l2=T1 l1T2=T 2T

9、=TG2=pSN=pS（pS-pS）l2=G1 l 1 第37页/共61页问题是什么 A.轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kgC.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为5：1D.只需移动支点的位置，使支点左右两侧的力臂之比为2：5B.金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa第38页/共61页B.?B.金属块对地面的压强只需减少3.6105Pa（pS-pS）l2=G1 l 1 第39页/共61页C.错误D.正确G2 l2=G1 l1OABl1l2l2/l1=G1/G2=2/5第40页/共61页例.小东想估测出某种油的密度油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验

10、方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为的金属块B挂在硬棒左端C处，第41页/共61页(1)用刻度尺测出OE的长度Lo；(2)把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；下面是小东测出油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。第42页/共61页（3）；（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算油的表达式为：第43页/共61页小东要做什么：估测出某种油的密度油小东有什么测量 工具：刻度尺 小东设

11、计的实验：第44页/共61页小东 做了什么：(1)用刻度尺测出OE的长度Lo；(2)把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；第45页/共61页应用杠杆平衡条件分析F1F2l2l1F3F1l1l2BGF浮GF浮=F3第46页/共61页（3）；油=(L0-L1)/L0（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算油的表达式为：用刻度尺测出OD的长度 L1L1第47页/共61页(三)杠杆在生活中的应用跟着老师画画图吧！第48页/共61页第49页/共61页F1F2L1L2杠杆与生活第50页/共61页F1F2l1l2杠杆与军事科技第51页/共61页杠杆与人体第一种杠杆第

12、一种杠杆的工作原理类似跷跷板，支点位于力与重量之间。颈后部肌肉使头后仰的动作是体内第一种杠杆的最好实例。颅底的杠杆位于环枕关节的支点上第52页/共61页第二种杠杆第二种杠杆，重量位于力与支点之间。足跟从地面抬起的动作就是这种杠杆的实例。小腿肌是提起体重的力，足的大部分形成杠杆。第53页/共61页第三种杠杆第三种杠杆是体内最常见的杠杆。力作用于重量与支点之间的杠杆上。典型的实例是肱二头肌收缩提供力，屈肘关节作为支点，抬起前臂和手（重量）。第54页/共61页杠杠真神奇啊！第55页/共61页五、小结 第56页/共61页）AOMB图515图6是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点

13、O在竖直平面内转动，OAOB45，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1.1104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力F1为300N，此时他对水平地面的压强为1.6104Pa。若在物体M下面再加挂物体N，小强需用更大的力举起横杆B端，当AB在水平位置再次平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力F2，他对地面的压强3.3104Pa，此时细绳对横杆A端的拉力为F3。根据上述条件，下列计算结果正确的是（g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计）第57页/共61页A物体M的质量为375kgB小强的质量为65kgCF2的大小为750NDF3的大小为1650NAOMB图5第58页/共61页F1OF2l2l1第59页/共61页本节课到此结束，请同学们下节课准时学习！第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页