第四節:杠 桿
⑶實驗步驟:
① 調節杠桿在水平位置平衡,通過調節杠桿的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡;
② 把鉤碼掛在支點兩側,調節位置和鉤碼的多少,使杠桿重新平衡;
③ 記錄實驗數據。
實驗次數 動力f1/n 動力臂l1/cm 動力×動力臂 阻力f2/n 阻力臂l2/cm 阻力×阻力臂
1
2
3
④提問:步驟1,為什么調節杠桿兩端的螺母使杠桿在水平位置平衡?步驟2,為什么在杠桿兩邊掛上不同數量的鉤碼,調節鉤碼位置,使杠桿在水平位置重新平衡?
⑤提問:課本記錄實驗數值的表格中力和力臂的單位是什么?
表中“動力×動力臂”和“阻力×阻力臂”的單位是牛•厘米,通常用牛•米表示。(用刻度尺量長度,不要求讀出估計數值。)
⑥學生實驗,實驗數值記錄在課本表中教師巡回指導。實驗完畢,整理好器材。
⒊總結:由多個小組報告,根據實驗數值歸納出杠桿的平衡條件,及數學表達式。
① 杠桿的平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂
②上式的意義是:動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。例如用抽水機抽水時,加在抽水機手柄上的力是150牛,如果動力臂是60厘米,阻力臂5厘米,即動力臂是阻力臂的4倍,動力就是阻力的四分之一。由此可知抽水機的柄受到的阻力是600牛。
四、三種杠桿
⒈省力杠桿:用較小的動力克服較大的阻力。
⑴特點是動力臂大于阻力臂。
⑵優點:動力小于阻力。缺點:動力作用距離較長,費距離。
⑶例如:抽水機的柄,撬石頭的撬杠、羊角錘等都是省力杠桿。
⒉費力杠桿:
⑴特點是動力臂小于阻力臂,動力大于阻力。
⑵優點:動力作用距離較短,省距離;缺點:動力大于阻力。
⑶例如:理發剪、鑷子、釣魚桿、掃把等。
⒊等臂杠桿:
⑴特點是動力臂等于阻力臂,動力等于阻力。既不省力也不費力。
⑵例如:天平、蹺蹺板等。
⒋練習:組織學生分析圖13—5各杠桿哪個是省力杠桿,哪個是費力杠桿。
●省力杠桿省力但是要多費作用距離,費力杠桿省了作用距離卻要多用力;即省力又省距離的杠桿是沒有的。
⒌天平和秤
⑴天平:觀察托盤天平,找到支點。等臂杠桿重要的應用是天平。
討論:用天平稱物體質量,天平平衡時為什么砝碼的質量就等于被稱物體的質量?
天平是等臂杠桿,動力臂等于阻力臂,根據杠桿的平衡條件可知,動力等于阻力。動力和阻力就是砝碼和被稱物體對杠桿的壓力,其壓力的大小在杠桿水平平衡時等于它們各自的物重。根據物體受到的重力跟質量成正比的關系可知,砝碼的質量等于被稱物體的質量。
天平是支點在中間的等臂杠桿
⑵秤
桿秤、案秤是稱物體質量的工具。杠秤、案秤是根據杠桿原理制成的。注意它是不等臂杠桿。桿秤、案秤用幾個不重的砝碼就能平衡秤盤中重得多的貨物的道理。
討論:為什么可以用質量較小的秤砣平衡質量較大的物體?稱量不同物體質量時,改變什么物理量使秤重新平衡?
五、小結
⑴一根硬棒,在力的作用下如果能繞著固定點轉動,這根硬棒就叫杠桿。
⑵杠桿的平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂。
⑶三種杠桿:省力、費力、等臂
⑷天平、秤:都是利用杠桿的平衡條件來工作的,天平是支點在中間的等臂杠桿。桿稱是不等臂杠桿,稱量不同物體質量時,改變力臂使秤重新平衡。
六、作業 練習冊