科学探究杠杆的平衡条件

科学探究 杠杆的平衡条件知识要点及重要复习【知识点的认识】在物理学中，把在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称作杠杆 杠杆五要素动力，阻力，动力臂，阻力臂和支点 （1）支点：杠杆绕着转动的点，通常用O表示 （2）动力：使杠杆转动的力，通常用F1表示 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力，通常用F2表示 （4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂，通常用l1表示 （5）阻力臂：支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂，通常用l2表示 注：当杠杆在动力和阻力作用下静止时，就说杠杆平衡【命题方向】在初中阶段有的地区直接考查要求画出力臂，有的地区对话力臂不做要求，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【解题方法点拨】找力臂记住一句话：力臂是从支点到相应力作用线的距离【知识点的认识】杠杆原理 亦称“杠杆平衡条件”要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（动力和阻力）的大小跟它们的力臂成反比动力动力臂=阻力阻力臂，用代数式表示为FL1=WL2式中，F表示动力，L1表示动力臂，W表示阻力，L2表示阻力臂从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一 【命题方向】谁最早提出了杠杆原理，什么状态下是杠杆平衡，以及杠杆平衡条件的含义（动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一）都是命题方向【解题方法点拨】理解杠杆平衡条件的含义是解决好此知识点的关键：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一【知识点的认识】人类发明各种杠杆应用于生活，其目的有三：省力、省距离和改变用力的方向因此我们把杠杆分为三类：省力杠杆（动力臂大于阻力臂，省力费距离）、费力杠杆（动力臂小于阻力臂，费力省距离）和等臂杠杆（动力臂等于阻力臂，不省力不费力，不省距离不费距离） 要判断是什么杠杆：要看动力臂与阻力臂之间的大小关系【命题方向】判断生活中的杠杆式什么杠杆式命题的关键，例如：人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力由图可以看出，这是一个 杠杆【解题方法点拨】解题的关键是要看动力臂与阻力臂之间的大小关系要与生活实际相联系，例如上面的例题由于人的前臂相当于杠杆，动力臂和阻力臂已经固定，且阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆根据杠杆平衡条件可知：在动力臂和阻力臂确定的情况下，手托起的物体越重，肌肉提供的动力越大，感觉越累【知识点的认识】力臂的画法：首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂用字母L1或l2标出【命题方向】力臂的画法，判断是什么力臂都是命题方向，例如：如图1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【解题方法点拨】要根据力臂的画法去解决此方面题目，但是要注意：画力臂时必须注意力臂是“支点到相应力的作用线的距离”，而不是“支点到力的作用点的距离”力的作用线是通过力的作用点并沿力的方向所画的直线【知识点的认识】杠杆动态平衡是指构成杠杆的某些要素发生变化，而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态，分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论【命题方向】杠杆动态平衡问题是初中物理力学中的重点和难点题型之一，该题型主要考查学生对杠杆平衡条件的理解和分析推理能力由于此类题型构思新颖，变化灵活，注重对学生能力和思维品质的培养，符合当前素质教育的主旋律，已成为各地大型选拔性考试的热门题型如图所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止在水平方向上，O为麦桔杆的中点这时有两只蚂蚁同时从O点分别向着麦桔杆的两端匀速爬行，在爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持乎衡，则（） A、两蚂蚁的质量一定相等B、两蚂蚁的爬行速度大小一定相等 C、两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等D、两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等分析：蚂蚁爬行的过程中麦桔杆始终保持乎衡，有，即，所以故选C【解题方法点拨】解决此类题目一定抓住原理：FL1=WL2【知识点的认识】当杠杆静止或做快慢均匀的转动时；就说杠杆处于平衡状态，利用杠杆的平衡条件（杠杆原理）：动力动力臂=阻力阻力臂或写作：F1l1 =F2l2分析法通过对事物原因或结果的周密分析，从而证明论点的正确性、合理性的论证方法也称为因果分析；从求证的不等式出发，“由果索因”，逆向逐步找这个不等式成立需要具备的充分条件，事物都有自己的原因和结果从结果来找原因，或从原因推导结果，就是找出事物产生、发展的来龙去脉和规律，这就起到了证明论点的合理性和正确性的作用此类题综合性很强，且难度很大，解答时，从分析受力分析入手，利用杠杆平衡条件可解答此题【命题方向】利用杠杆的平衡条件（杠杆原理）：动力动力臂=阻力阻力臂或写作：F1l1 =F2l2进行分析计算动力、阻力或力臂的大小【解题方法点拨】主要找到动力、阻力、动力臂、阻力臂再利用干过的平衡条件和分析法去解决【知识点的认识】古希腊学者阿基米德总结出杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂据此，他说出了“只要给我一个支点，我就可以撬动地球“的豪言壮语地球的质量大约是61024kg，人产生的推力约为588N，我们设想要撬起地球这个庞然大物，又找到了合适的支点，根据杠杆平衡条件，所用动力臂与阻力臂的比值为1023：1，当然要找到这样长的杠杆确实非常困难，但这个假想的实验包含了科学家对物理知识的深刻理解：只要动力臂与阻力臂的比值足够大，动力与阻力之比也就足够小，这样使用杠杆也就最省力【命题方向】画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图一般是命题方向，例如：在轻质杠杆上的A点挂一重物，在C点对杠杆施加一个最小的力，使杠杆平衡在图1-甲所示的位置，试画出这个力的示意图和力臂杆向相反的方向转动86杠杆的应用【知识点的认识】杠杆分为3种杠杆第一种是省力的杠杆，如：开瓶器等第二种是费力的杠杆，如：镊子等第三种是既不省力也不费力的杠杆，如：天平、钓鱼竿等【命题方向】判断一个杠杆（生活中一些工具、机械）属于什么杠杆是命题的主要方向，把一些杠杆机械归类或者正确画出杠杆示意图，找出杠杆的支点、动力、阻力【解题方法点拨】学会利用模型法解题，模型法：通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原形的性质和规律利用其特点解题：省力杠杆费距离L1L2，F1F2；费力杠杆省距离L1L2，F1F2；等臂杠杆L1=L2，F1=F2【知识点的认识】在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向_调节小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是_（2）实验过程中，在杠杆的两侧挂上钩码后，仍要使杠杆在水平位置平衡，是为了_如杠杆不在水平位置平衡时，应通过调节钩码的_和_来实现，而不能再调节_（3）如右图所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉时测力计的示数为_N（每个钩码重0.5N），当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_（选填“变大”、“变小”或“不变”），其原因是_（4）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm该同学根据这能否得出探究结论？_理由是：_ 问题答案：（1）左 使杠杆的重心落到支点，排除杠杆自重对实验的影响 （2）便于测量力臂 个数 位置 平衡螺母 （3）3 变大 力臂减小了 （4）不能 只做了一次实验得出的结论具有偶然性 【命题方向】知识点认识中的问题就是命题的方向【解题方法点拨】利用科学探究的要素（提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验与收集证据；分析与论证；评估；交流与合作）去探究