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杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)再分析B项,绘图时为了简化,将重物省去;力臂仍然按照A项的绘图,不再画出。由此做一个拓展,重物右移会怎么样?分析同上,过程略,绘图如下杠杆知识在中考中常出题型是绘图、画最短力臂、以及杠杆的动态变式分析题,不论是什么样的题型,解决杠杆最好的、最直观的方法就是模型法,即绘图,针对题意,精细的画出图形,把抽象的问题形象化、直观化,找出前后的不变量,利用杠杆的平衡条件去解决问题!例如下面先分析A项由上图可知,动力F的力臂是l,阻力F2的力臂是l2,根据杠杆的平衡条件:F×l=F2×l2.如果在此基础上,将重物向左移动(如图),找出不变量,动力F的力臂l和阻力F2(始终等于重物的重)不会变,根据杠杆的平衡条件列出新的式子:F×l=F2×l2',分析可知,重物左移,阻力臂l2减小,等式要成立,动力F要减小!故A错误

伟大的古希腊物理学家阿基米德说过:给我一个支点,我能撬起地球!没有学过杠杆知识的人会认为这么说就是痴人说梦,天方夜谭!但是学过杠杆知识的人会理解其中的道理,会心一笑!

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(1)

在这里举这个例子就是说:无论什么事,理解其实质,掌握住方法,困难的事也就变容易了!

对于简单机械这一章,很多学生望而生畏、望而却步,因为简单机械比较抽象,又涉及了动态的变化。杠杆是这一章的开端,入门知识很重要,所以我们开始学习杠杆的基础知识,杠杆的定义、杠杆的五要素、力和力臂的画法、杠杆的平衡原理,杠杆的分类以及生活中的应用。

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(2)

我们学习知识是为了应用知识,为我们的更好生活服务,而学生时代,学习知识更多的是为了解题,为将来进入社会工作储备知识!解题要注重热点、难点、和针对的解题方法。我觉得物理知识很重要,物理方法和物理思维更重要,它可以帮助我们突破重难点!

杠杆知识在中考中常出题型是绘图、画最短力臂、以及杠杆的动态变式分析题,不论是什么样的题型,解决杠杆最好的、最直观的方法就是模型法,即绘图,针对题意,精细的画出图形,把抽象的问题形象化、直观化,找出前后的不变量,利用杠杆的平衡条件去解决问题!例如下面

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(3)

先分析A项

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(4)

由上图可知,动力F的力臂是l,阻力F2的力臂是l2,根据杠杆的平衡条件:F×l=F2×l2.如果在此基础上,将重物向左移动(如图),找出不变量,动力F的力臂l和阻力F2(始终等于重物的重)不会变,根据杠杆的平衡条件列出新的式子:F×l=F2×l2',分析可知,重物左移,阻力臂l2减小,等式要成立,动力F要减小!故A错误

由此做一个拓展,重物右移会怎么样?分析同上,过程略,绘图如下

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(5)

再分析B项,绘图时为了简化,将重物省去;力臂仍然按照A项的绘图,不再画出。

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杠杆的动力F和阻力F2都向支点方向(向左)移动相同的距离lx.杠杆的力臂缩短了lx.所以分析如下

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故B项错误!

经分析可知:在原来杠杆平衡的基础上,动力和阻力的变化或者动力臂和阻力臂的变化,主要分析动力×动力臂的变化量(增加或者减小的量)和阻力×阻力臂的变化量的大小关系,就可以得到杠杆是否平衡

再次拓展,只有拓展才能锻炼思维,举一反三,关于杠杆平衡后加减钩码或者移动钩码的问题,有一个口诀:加长重,减短重;外长轻,内短轻。

加长重,就是说在原来杠杆平衡的基础上,同时加上相同的钩码,力臂长的那一端重,下降!因为在原来的基础上,动力和阻力增加的量相同,乘以对应的力臂,力臂长的那端增加的多!

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(8)

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(9)

减短重,如果减掉相同的钩码,就相当于动力和阻力的减小量相同,乘以对应的力臂,力臂短那一端的减小的少,重!

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(10)

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(11)

外长轻,是指将杠杆尺两端的钩码向外移动(向远离支点的位置移动)相同的距离,力臂长的那一端轻,上升!因为力臂长的那一端所受的力小,乘以增加的力臂,增加的量(力×减小的力臂)少,所以轻!

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(12)

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(13)

内短轻,钩码向内侧移动(靠近支点的方向)相同的距离,力臂短的那一端轻,上升。因为力臂短的那一端受力大,乘以减小的力臂,减小的量(力×减小的力臂)大,剩余的轻!

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(14)

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(15)

分析C项,为了便于作图,将杠杆简化为一根线条!绘图如下:

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杠杆逆时针转动到如图位置,水平位置平衡的力臂仍然选用AB两个选项的l和l2.

平衡式子:F×l=F2×l2.

如图位置时,做出新的力臂l'和l2',

如果杠杆再次平衡,则F×l'=F2×l2',

所以F=F2×l2'╱l'.

又因为三角形OAB与三角形OCD相似,所以对应边成比例,l2'╱l'=l2╱l=½.这样动力F的大小不变。故C错误

D项正确!分析过程如C项,绘图和分析过程略!

反思和总结:利用杠杆提升重物时,动力方向始终竖直向上,和重力方向相反,阻力不变,动力也不会变!由此可以推广到动力和阻力如果平行,转动的过程中,阻力不变,动力也不会变!

拓展 :如果转动过程中,保持动力与杠杆始终垂直,动力如何变化?

杠杆平衡条件动画(物理老师有方法)(17)

和上一个图做对比,阻力F2不变,动力臂不变,始终等于杠杆长,阻力臂减小,杠杆再次平衡时,根据F×l=F2×l2,动力会减小!

反思和总结:利用杠杆提升物体时,物体的重不变,动力始终垂直于杠杆,那么在水平位置平衡时,动力最大,从平衡位置开始,无论顺时针还是逆时针转动,动力都会减小!

感谢您的阅读和支持,我是“中学物理”!更多理化学习资料,敬请关注!

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