6.5探究杠杆的平衡条件-【教材解读】2024春八年级下册物理（沪粤版)

６．５　探究杠杆的平衡条件 知识点一　杠杆　【重点＋难点】 认识杠杆 (１)生活现象 实例 用撬棒可以把 较重的大石头 撬起 用跷跷板可以 把较重的人翘 起来 起重机吊起神 舟飞船返回舱 图示 共同 特点 撬棒、跷跷板、起重机臂架都在力的作用下围绕某 一固定点转动,并且它们都是坚硬的棒状物体 (２)杠杆:物理学中,把能绕某一固定点转动的硬棒 (直棒或曲棒),叫做杠杆. 杠杆的五要素 (１)概念 支点 杠杆绕着转动的点,用“O”表示 动力 使杠杆转动的力,用“F１”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力,用“F２”表示 动力臂 从支点到动力F１ 作用线的距离,用“L１”表示 阻力臂 从支点到阻力F２ 作用线的距离,用“L２”表示 杠杆是一根硬棒,但这根硬 棒 可 以 是 直 的,也 可 以 是弯的. “给我一个支点,我就能撬 动地球!”这是古希腊物理 学家阿基米德的名言,依 据的就是杠杆的原理. ５４ 力臂是支点到力的作用线 的距离,力的作用线是力所 在的直线. 力臂的画法 一定点:定支点(O); 二画线:画出力的作用线; 三作垂线段:从支点向力的 作 用 线 作 垂 线段; 四标注:在垂线段旁边注明 力臂的名称. (２)理解 【例１】对于杠杆,下列说法正确的是 (　　) A．动力臂一定等于支点到动力作用点的距离 B．动力臂不仅与动力作用点的位置有关,而且跟动力 的方向有关 C．杠杆一定是直的 D．杠杆的支点可以在棒的任意位置,因此杠杆使用时 无法确定其力臂 解析:动力臂是从支点到动力作用线的距离,不是到动 力作用点的距离,A错误;动力臂是从支点到动力作用 线的距离,与动力作用点的位置和动力的方向都有关 系,B正确;杠杆是可以绕某一固定点转动的硬棒,不 一定是直的,比如钳子、扳手等,C错误;支点可以在棒 的任意位置,但使用时其支点位置是固定的,因此可以 确定力臂,D错误. 答案:B 力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步:确 定 支点O 假设杠杆转动,杠杆 上相对静止的点即为 支点 ６４ 续表　 步骤 画法 图示 第二步:确定 动力和阻力的 作用线 从动力、阻力作用点 沿力的方向(或反方 向)分别画直线,即为 动力、阻力的作用线 第三步:画出 动 力 臂 和 阻 力臂 从支点向力的作用线 作垂线,支点与垂足 间的距离为力臂 【例２】如图所示的杠杆中,O 为支点,请画出图中力F１ 和F２的力臂L１和L２. 解析:根据力臂的画法,先确定支点O,再过支点作动 力作用线和阻力作用线的垂线段,即可画出动力臂和 阻力臂. 已知支点为O,延长F２的作用线,过点O 作力F１所 在直线的垂线段L１,作力F２所在直线的垂线段L２, 那么L１、L２即为所要作的力臂. 答案:如图所示. 杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状 态,叫做杠杆平衡. 实验探究:杠杆的平衡条件 【提出问题】 杠杆平衡时,动力、阻力、动力臂、阻力臂之间存在着 力臂的三种表示方法 力臂有如图所示的三种表 示 方 法,可 根 据 习 惯 灵 活选择. ７４ 正确理解杠杆平衡 水平平衡 倾斜平衡 杠杆不只是在水平静止时 处于平衡状态,倾斜静止时 杠杆也处于平衡状态.只 是倾斜平衡状态时测量力 臂不方便. 使杠杆在水平位置平衡 的两个目的 (１)可以使杠杆的重心落在 支点处,此时重力的力臂为 ０,从而消除了杠杆的重力 对实验的影响. (２)可以从杠杆上直接读出 (或测出)力臂的大小. 　怎样的关系? 【猜想与假设】 杠杆平衡时,动力、阻力、动力臂、阻力臂之间可能存在 的关系为动力×动力臂＝阻力×阻力臂. 【实验器材】 带刻度的杠杆和支架、相同规格的钩码、细线. 【设计实验】 为了便于测量力臂,我们使杠杆处于水平平衡状态(如 图所示),在杠杆的不同位置悬挂不同数量的钩码,当 杠杆水平平衡后读出所对应的力臂,根据数据记录进 行分析判断. 【进行实验与收集证据】 (１)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆不挂钩码时在水 平位置平衡(当杠杆在水平位置平衡时,力与杠杆垂 直,即力臂恰好在杠杆上,这样我们可以直接从杠杆上 读出力臂的大小). (２)在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,并调节钩码的位 置,使杠杆在水平位置重新平衡,这时杠杆两侧受到的 作用力大小都等于各自钩码所受的重力. (３)设右侧钩码对杠杆施的力为动力F１,左侧钩码对 杠杆施的力为阻力F２,测出杠杆平衡时的动力臂L１和 阻力臂L２,把F１、L１、F２、L２的数值填入下表中. (４)改变动力F１ 或动力臂L１ 的大小,相应调节阻力 F２ 或阻力臂L２,再做几次实验并将数值填入下表中. ８４ 　 实验 次数 动力F１/N 动力臂L１/cm 阻力F２/N 阻力臂L２/cm １ ０．５ ２０ １．０ １０ ２ １．５ １０ １．０ １５ ３ ２．