10.1 科学探究：杠杆的平衡条件 2023-2024学年沪科版物理八年级全一册

第一节 科学探究:杠杆的平衡条件 第十章 机械与人 逐点 导讲练 课堂小结 作业提升 学习目标 课时讲解 1 课时流程 2 认识杠杆 杠杆的平衡 杠杆的运用 知识点 认识杠杆 知1-讲 感悟新知 1 1. 杠杆概念:如图1,在力的作用下能绕着固定点(O)转动的硬棒(撬棒、起子)被称为杠杆。 知1-讲 感悟新知 深度理解 1. 杠杆在力的作用下,是绕固定点转动,而不是整体向某个方向运动( 平动)。 2. 杠杆可以是直的,也可以是弯的,但必须是硬的,即在力的作用下,不发生或基本不发生形变。 知1-讲 感悟新知 2. 杠杆的五要素 (1)支点:杠杆绕着转动的固定点(O 点),支点必须在杠杆上。 (2)动力:使杠杆转动的力。 (3)阻力:阻碍杠杆转动的力。 (4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。 (5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。 知1-讲 感悟新知 思想方法 模型法:杠杆模型的建构过程 (1)忽略次要因素:物体的材料、形状等。 (2)抓住主要因素:在力的作用下,能绕固定点(支点)转动。 知1-讲 感悟新知 3. 动力和阻力的方向关系(1)分析过程 知1-讲 感悟新知 (2)总结:动力和阻力使杠杆转动的方向相反。 归纳总结 归纳得出动力和阻力的方向关系: 通过分析各类杠杆中动力和阻力的方向特点、使杠杆转动的特点,归纳出动力、阻力使杠杆转动方向相反,得出动力和阻力的特点,加深对动力和阻力的理解。 知1-讲 感悟新知 4. 力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步:确定支点O 假设杠杆转动,杠杆上相对静止的点即为支点 知1-讲 感悟新知 步骤 画法 图示 第二步:确定动力和阻力的作 用线 从动力、阻力作用点沿力的方向(或反方向)分别作直线,即为动力、阻力的作用线 第三步:画出动力臂和阻力臂 从支点向力的作用线作垂线,支点到垂足间的距离为力臂 知1-讲 感悟新知 归纳总结 力臂作图解题模型 (1)类型一:已知力画力臂。 一找点:找支点。 二画线:画力的作用线,需要延长的部分用虚线。 三作垂线段:由支点向力的作用线作垂线。 四标力臂:可以用大括号标出力臂,并用字母l1 或l2 标注。 (2)类型二:已知力臂画力。 过力臂的端点(非支点)作力臂的垂线,并延长至杠杆,垂线与杠杆的交点即为力的作用点。力的方向要根据杠杆平衡状态来判断。 感悟新知 知1-练 杠杆在我国古代就有许多巧妙应用,护城河上安装的吊桥就是一个杠杆,如图3 所示,它的支点是_点,动力作用点是_点,阻力是_ 。请在图中画出动力的力臂。 例 1 B A 吊桥的重力 解:如图4 所示。 12 感悟新知 知1-练 解析:如图3 所示的吊桥是杠杆,吊桥绕着B 点转动, 所以B 点为支点;动力作用在吊桥上,作用点是A 点;吊桥的重力阻碍吊桥转动,是阻力;过A 点沿绳子作出动力F1,过B 点作F1 所在直线的垂线,从B 点到垂足的距离就是动力臂l1。 13 感悟新知 知1-练 方法技巧 化静为动认识杠杆模型: 假设杠杆转动一个角度,杠杆上固定不动的点就是支点,促使杠杆转动的力即为动力,阻碍杠杆转动的力即为阻力。 14 知识点 杠杆的平衡 知2-讲 感悟新知 2 1. 杠杆的平衡状态 物体 杠杆 平衡状态 静止 静止 做匀速直线运动 匀速转动 知1-讲 感悟新知 思想方法 通过类比法了解杠杆的平衡状态: 当物体静止或做匀速直线运动时,处于平衡状态。 类比物体的平衡状态,当杠杆处于静止或匀速转动时,处于平衡状态。 知2-讲 感悟新知 (1)猜想杠杆的平衡条件:如图5,为了使杆秤在水平位置平衡,可以移动秤砣的位置,即改变力臂的大小;也可以在秤盘中增、减物体,即改变力的 大小。据此猜想,杠杆的平衡条件与 作用力的大小、力臂的大小有关。关系 可能为:动力 动力臂=阻力 阻力臂。 知2-讲 感悟新知 方法点拨 物理量之间的运算法则: (1) 相同物理量:它们之间一般用加法、减法法则。比如体积、质量等。 (2) 不同物理量:它们之间不能用加法、减法法则,可以用乘法、除法法则。比如,质量和体积相比得到密度,液体密度、g和液体深度相乘得到液体压强等。 知2-讲 感悟新知 (2)实验设计 ①装置:如图6 所示。 ②平衡状态的选择 :使杠杆在如图所示的水平位置平衡,可以消除杠杆自重对实验的影响,并且便于测量力臂,见③。 知2-讲 感悟新知 概念理解 杠杆的平衡状态: (1)如图7所示,杠杆不一定在水平位置处于平衡状态,倾斜静止时杠杆也处于平衡状态。 (2)当杠杆“缓慢转动”时,可以认为杠杆处于平衡状态。 知2-讲 感悟新知 ③杠杆五要素的确定: 支点:杠杆的转轴O。 动力:杠杆所受的拉力F1,大小等于右侧钩码的总重力。 阻力:杠杆所受的拉力F2,大小等于左侧钩码的总重力。 由于动力和阻力方向竖直向下,所以动力