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2022中考物理复习问题探究 杠杆的平衡条件是什么?
2022中考物理复习问题探究 杠杆的平衡条件是什么?
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杠杆的平衡条件是什么?◇学生提问如图所示,均匀木棒AB长为1m,水平放置在O、O'两个支点上。已知AO、O'B长度均为0.25m。若把B端竖直向上稍微抬起一点距离,至少需要用力20N;若把B端竖直向下稍微压下一点距离,则至少需要用力( )A.20N B.40N C.60N D.8ON 老师,怎样才能计算出这时的最小动力呀?◇问题探究探究杠杆平衡条件的方法(重要性:★★)老师:解答这一问题,要用到杠杆平衡的条件,你想想杠杆的五要素是什么?学生:杠杆的五要素是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。老师:那你想想,物体在什么状态下称为平衡?杠杆怎样才称为平衡呢?学生:学习二力平衡时,课本上介绍物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,称为平衡。那杠杆平衡也符合这一规律吧,也是杠杆处于静止状态或匀速直线运动状态时才平衡。嗯,不太合适,杠杆不能做匀速直线运动的,那杠杆平衡应该指杠杆静止或匀速转动吧?老师:你分析得很好!那你认为杠杆的平衡与哪些因素有关呢?学生:我想想,6\n杠杆的平衡应该与杠杆的五要素有关。这五要素中支点没有数量大小的变化,大小会发生变化的是动力、阻力、动力臂和阻力臂。那杠杆的平衡条件是不是与这四个因素的大小有关系呀?老师:既然你认为杠杆的平衡与动力、阻力、动力臂和阻力臂有关,那就设计实验来探究吧。学生:好!杠杆受到的动力和阻力可以用两个弹簧测力计测出;难就难在动力臂和阻力臂的测量上!力臂是通过在平面内画图画出来的,在做实验的立体空间中我不好找垂足,就是用上刻度尺力臂我也测不准啊?老师:别急!你提出的测量动力与阻力的方法可以,但你一人能独立完成实验吗?你再想想,如果你选一根直杠杆,要是动力臂和阻力臂与杠杆重合,支点和两个垂足不就在杠杆上了?你沿着杠杆去量,不就能精确测量出力臂了?学生:哈哈,老师“一语点破梦中人呀!”那我明白了,杠杆可以选用均匀直棒,将支点设置在中点处;可以用弹簧测力计先测出一个钩码的重量,然后用细棉线系两个绳套,套在杠杆两端,杠杆受到的动力和阻力通过在杠杆两端绳套下挂钩码施加,根据钩码的个数就能知道动力和阻力的大小;这样的话得把杠杆挂得高一些,可以用铁架台悬挂起杠杆!只要我让杠杆在水平位置静止平衡,动力的作用线和阻力的作用线就与杠杆垂直,那么动力臂和阻力臂就是杠杆的一部分长了,两个绳套的位置就是两个垂足的位置!我用刻度尺测出支点与两个绳套之间的距离,就能测量出动力臂和阻力臂了!老师:学生真棒!分析能力越来越强了!其实实验室中已经给我们配备了你所说的杠杆了,而且将刻度线都印刷在均匀直杠杆的正面了,如图所示。这样便于在杠杆平衡时直接测出动力臂和阻力臂。这个杠杆的两端还配备了螺母,你明白它的用途吗?学生:呵呵,这难不住我,这个杠杆与天平的横梁类似,它两端的螺母应该也是平衡螺母,是6\n在挂钩码之前先把杠杆调节平衡,防止杠杆本身对实验有影响的!老师:你真聪明!你再想想,这一实验要做几次?学生:哦,多次测量求平均值能减小误差,那这个实验也要改变钩码的个数或力臂至少做三次吧?老师:是的,但测量三组或三组以上数据不是为了减小误差,而是为了使我们得出的结论具有普遍性、科学性!杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂(重要性:★★★★)老师:下表是某位同学探究杠杆平衡条件时记录的数据。学生,你分析一下这些数据,看看能得出杠杆平衡的条件吗?实验次数动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m12.00.044.00.0221.00.020.50.0432.50.031.50.05学生:每次的数据中动力和阻力都不一样大、动力臂和阻力臂也不一样大……不过我发现,如果把动力与动力臂相乘、阻力和阻力臂相乘,三组数据有个共同的规律:2.0N×0.04m=0.08N·m;4.0N×0.02m=0.08N·m1.0N×0.02m=0.02N·m;0.5N×0.04m=0.02N·m2.5N×0.03m=0.075N·m;1.5N×0.05m=0.075N·m动力×动力臂=阻力×阻力臂老师:这就是杠杆平衡的条件!也可以用字母符号表示为学生:嗯,上面的问题我会解答了。6\n木棒的重力可看做是每次的阻力,由可得抬B端时,O为支点 20N×0.75m=G×0.25mG=60N压B端时,O'为支点 F'×0.25m=60N×0.25mF'=60N所以选C◇学生笔记杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即◇要点训练1.在探究“杠杆的平衡条件”实验中:(1)首先,调节杠杆两端的______,使杠杆两端在不挂钩码时,保持水平并静止,达到____状态。(2)如图所示,杠杆每格长度相同,杠杆的a处已挂着2个0.5N的钩码,要使杠杆平衡,则应在杠杆的___处,挂上____个0.5N的钩码。答案:(1)平衡螺母; 平衡; (2)b(或c或e); 4(或2或1)解析:(1)探究前杠杆的调节与天平的调节一样,都是通过调节两端的平衡螺母,让它们在水平位置静止达到平衡状态;(2)根据杠杆平衡条件,只要满足支点两侧钩码个数与力臂格数的乘积相等即可。2.如图所示,绳子OO′悬吊着质量忽略不计的杆,在杆的a点挂上重物G,在O右侧某点b处挂上钩码,重物G的质量及a到O的距离不变,要使杆保持水平,b点挂的钩码个数(各个钩码质量相同)和b到O的距离的关系是图中的( )6\n答案:B解析:根据杠杆平衡条件,由题意知阻力与阻力臂的乘积一定,所以动力与动力臂成反比,图像是反比例函数图像B。3.园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做的目的是为了( )A.增大阻力臂,减小动力移动的距离B.减小动力臂,减小动力移动的距离C.增大动力臂,省力D.减小阻力臂,省力答案:D解析:剪刀就是两个同时使用的杠杆,手握的部位是动力的作用点,所以动力臂的大小是一定的;把树枝尽量往剪刀轴O靠近,阻力臂就减小了,根据杠杆平衡条件6\n可知,在动力臂、阻力一定时,动力与阻力臂成正比,即。4.如图所示是小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。(1)现在小华同学想使杠杆在水平位置平衡,以便测量力臂,她可以采取的做法是:_______________________(写出一条即可);(2)下表是小华得到的一组实验数据,由此她得出“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。你认为她的实验结论是否正确?如果不正确,造成错误的原因是什么?。动力F1/NF1/N动力臂F1/Nl1/cm阻力F1/NF2/N阻力臂F1/Nl2/cm3443答案:(1)增大拉力(或弹簧测力计向左移动、钩码向左移动);(2)不正确;因为只测量了一组数据,具有偶然性(不能得出普遍规律),不同的物理量不能相加。6
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中考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 21:31:14
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文章作者:U-336598
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