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一、杠杆
学习要求
1.知道什么是杠杆,能从常见的工具中认出杠杆。
2.通过观察和实验了解杠杆的结构,熟悉有关杠杆的名称:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
3.理解力臂的概念,会画杠杆的动力臂和阻力臂。
4.经历探究杠杆平衡条件的过程,理解杠杆平衡的条件,并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。
5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。
6.知道杠杆在实际生活中的应用。
7.通过了解杠杆的应用,进一步认识物理学是有用的,提高学习物理的兴趣。
学习指导
1.力臂的概念。力臂是本节的难点。对力臂的理解,注意以下几点:
(1)力臂是指支点到力(动力或阻力)作用线的距离,而不是从支点到力的作用点的距离。
(2)当作用在杠杆上的力的方向改变时,其力臂的大小一般也将发生改变。
(3)力臂不一定在杠杆上,如图所示
(4)若力的作用线过支点,则它的力臂为零。
(5)画力臂三步骤:找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线(有时需要将力的作用线进行正向或反向延长)。
2.经历探究杠杆平衡条件的过程是本节学习的重点,探究的过程中要注意以下几点:
(1)设计实验方案①选取实验工具②写出实验步骤③设计记录数据的表格等
(2)调节杠杆水平平衡时,依照“右高右旋,左高左旋”的方法,即杠杆右边高则螺母向右移,杠杆左边高则向左移,直至杠杆水平平衡。注意杠杆水平平衡一旦调好,不得随意再旋转平衡螺母,否则会影响实验结果。
(3)实验中,每次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂后都要使杠杆保持水平平衡,这样动力臂和阻力臂都可以直接读出。动力臂和阻力臂的长度单位不一定要用米,只要两个力臂的长度单位统一就可以了。
3.根据已学过的杠杆知识,注意观察生活中各种形状的杠杆,如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件,生活中使用时要注意两点:(1)要省力就要多移动距离;(2)要省距离就要费力,省力又省距离的杠杆是没有的。
曲型范例
例1.关于力臂,下列说法k 正确的是( )
A.从动力作用点到支点的距离叫做动力臂
B.力臂就是杠杆的长度
C.从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂
D.力臂一定在杠杆上
精析:力臂是从支点到力的作用线的距离,简单地说,就是“点到线”的距离,而不是“点”到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度,也不一定在杠杆上。如图所示。(图删去)
全解:应选(c)
点评:力臂是从支点到力的作用线的距离。如图(a)、(b)所示,虽然力的作用点A相同,但力的方向不同,画出力臂也不同。
例2.张华和爸爸在公园玩跷跷板,张华重250N,爸爸重750N。当爸爸离跷跷板的转轴0.5m时,张华应该坐在哪里才能使跷跷板平衡?
精析:利用杠杆平衡条件解题,首先要弄清动力、动力臂、阻力、阻力臂。本题中阻力为爸爸对杠杆的力F2=750N,阻力臂为L2=0.5m,动力为张华对杠杆的力F1=250N,动力臂即为张华离转轴的距离。
全解:根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,得
L1= L2= ×0.5m=1.5m
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