杠杆平衡中的受力分析①

靳玉保

(河南省焦作市基础教育教学研究室，河南 焦作 454000)

杠杆平衡中的受力分析①

靳玉保

(河南省焦作市基础教育教学研究室，河南 焦作 454000)

“杠杆”是初中物理的重要教学内容.在教学中很多学生、甚至教师对杠杆的受力情况不是很清楚，影响了该部分内容的教学效果.从力的合成与分解角度对杠杆平衡条件加以分析，不仅能提高教师对杠杆受力及平衡的认识，更能促进学生对这部分内容的深入理解.

杠杆；平衡；受力分析

1 问题的提出

人教版物理八年级(下)第十二章第一节讲到了杠杆，杠杆是初中物理的教学重点和难点知识.为了说明杠杆的受力情况，课本采用了如图1所示的受力示意图，来说明杠杆、动力、阻力等概念.但很多学生、甚至教师对杠杆的受力情况不是很清楚，这影响了学生对该部分内容的学习效果.

图1

2 杠杆平衡受力的深层分析

下面以人教版课本中图1所示的情况进行具体分析.

首先，分析石块的受力情况.如图2所示，在杠杆平衡时，可认为石块处于平衡状态，石块受到重力G、弹力FN、摩擦力f的作用.如图3所示，根据牛顿第三定律，石块对杠杆的作用力为弹力FN′、摩擦力为f′，结合图1和图3，根据力学知识和几何关系可以得出FN′=F2cosθ，f′=F2sinθ(其中θ为杠杆与水平方向夹角)，所以人教版课本中所画的F2实际上是杠杆所受的弹力FN′和摩擦力f′的合力.

图2

图3

图4

由于弹力垂直于接触面，摩擦力平行于接触面，如图4所示，人对杠杆的作用力应为弹力F和摩擦力……