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杠杆学习中的难点突破

来源:江苏徐州  作者:张振楼  时间:2016-10-17  浏览:次  星级:  下载权限:点券[点击下载]

杠杆学习中的难点突破

江苏徐州 张振楼

  一、找错支点

  杠杆“五要素”当中,支点是第一要素。一根杠杆找不到支点或找错支点,将直接影响其他四要素的确定。如用羊角锤拔钉,有些学生会把与钉相接触的锤尖端当作支点,实际上是锤头与支撑物的接触点,如图1—甲中的O点;用汽水扳子扳瓶盖,有些学生会把与瓶盖边齿相接的扳子口点B当作支点,实际是图1—乙中的A点;分析动滑轮时,往往把圆心O当作支点,实际是图1—丙中的A点……

  支招:找支点时,一要紧紧抓住支点的特征——绕着转动的固定点;二要平时注意观察物体究竟绕着哪个点转动;三要善于想象,把纸面上静止的杠杆在大脑想象中转起来,从而找出支点。

  二、力臂不一定在杠杆上

  小刚在做“杠杆的平衡条件”实验时,使用的杠杆如图2所示。

  调整左边钩码的个数和悬挂位置,使杠杆平衡,读出弹簧秤的示数F1,钩码重F2,以及由支点到这两个力的作用点的距离OA、OB。他将所得数据直接代入杠杆的平衡条件数学式中,发现F1·OA和F2·OB两者并不相等。这位同学的错误出在___________________________。

  他认为力臂一定在杠杠上,误把OA当作F1的力臂,实际上同学们可以利用所学知识,作出F1的力臂,发现要小于OA的长。

  三、动力、阻力方向判断不清

  在杠杆受力方向分析中,有些学生只简单地从“动力”和“阻力”的字面上机械地判断,以为阻力方向总是和动力方向相反,有些学生在分析杠杆的动力、阻力时把杠杆和施力物体混淆起来。如羊角锤拔钉,学生常会把钉子受到向上拔起的力当作锤子受到的阻力方向;如图3—甲中所示的钢线钳,其中A为剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴,图3—乙为单侧钳柄及相连部分示意图,同学们常把铁丝切断时受力方向当作剪力片受到的阻力方向,而画成图3—丙中的F2。

  支招:杠杆是绕着支点转动的硬棒,应抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向。在分析中先确定一个力作为动力,把只在这个动力作用下杠杆的转动认定为正转,则只有阻力作用时必定使该杠杆反转,阻力作用点处杠杆反转方向就是阻力的方向。很明显此图中人力直接作用于杠杆时,动力和动力方向是明确的,如图3中的F1,假定它使杠杆绕O正转,作用在A点的阻力,应使杠杆绕O反转,即图3中的F2。

  四、动力和阻力应分别分居于支点两侧

  如图4—甲所示的杠杆,在B端挂一个重物,要使杠杆在图示的位置平衡,画出所加最小力的方向。

  正解:如图4—乙。

  错解:如图4—丙。

分析:O点相当于杠杆的支点。杠杆的平衡条件是:。将此公式变形后得到使杠杆平衡所需的动力:。由此可以看出当作用在杠杆上的阻力和阻力臂一定时,动力臂越长所需动力越小。所以,当动力臂最长时,就是所加的最小力。施加的最小力必须同时满足以下两个条件:(1)动力作用点在杠杆上离支点最远;(2)所加动力的方向垂直于支点与动力作用点的连线,此两点间的距离即为最长的动力臂。根据满足最小力的两个条件可知:(1)在杠杆上离支点O最远的点是点B;(2)OB就是最长的动力臂。最小力的作用线与OB垂直,已知的力G使杠杆作顺时针转动,则现在施加的动力应使杠杆作逆时针转动,应指向右上方,如图4—乙。

  支招:本题最常见的错误答案是把A点看作动力的作用点。思维的误区就在于认定作用在杠杠上的两个力必须分居在支点两侧,如图4—丙。

  五、力臂可以为零吗?

  力臂也可能是零,当力的作用线通过支点时,支点到力的作用线的距离为零,这个力也就不能使杠杆发生转动

  六、力臂是从支点到力的作用线的距离吗?

  从定义上理解是指从支点到力的作用线的距离。具体的来讲:力的作用线是过力的作用点沿力的方向所画的一条直线,力臂是点到线的距离;不要误认为是从支点到力的作用点的距离。

  作者姓名:张振楼

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