10.1 科学探究：杠杆的平衡条件（课件）-2023-2024学年八年级物理下册同步精品课堂（沪科版）

10.1 科学探究：杠杆的平衡条件 第10章 机械与人 教师 xxx 沪科版 八年级下册 杠杆 杠杆的分类及其应用 杠杆动态平衡分析 01 03 02 04 CONTANTS 目 录 杠杆的平衡条件 情景引入 引入 为了方便研究，人们将机械的各种构件归并为杠杆、滑轮、轮轴、斜面、螺旋等，并把它们称为简单机械。 人的力量是有限的，但是人的智慧是无穷的。人们在劳动中经常使用各种机械，使工作更省力、更方便。有的机械很简单，例如，钳子、扳手、螺丝刀等等；有的机械比较复杂，例如，缝纫机、车床、收割机等等。 讨论：下列工具工作时有什么共同特征？ 杠杆 01 这些工具在使用时，有什么共同特点？ 1. 受力的作用 2. 绕固定点转动 3. 比较坚硬 共同特征 铡纸刀 开瓶器 树枝剪 抽水机 1.定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。 注意: （1）“硬棒” 是指在力的作用不发生形变。 （2）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。 O l1 2.杠杆五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂 （1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用O表示。 （2）动力：使杠杆转动的力，用F1表示。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。 （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用l1表示。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用l2表示。 l2 F1 F2 3. 力臂的画法 l2 l1 B F2 O F1 A F2 B O A F1 1. 找出支点的位置 3. 从支点作动力、阻力作用线的垂线 2. 确定动力、阻力作用线 4. 标垂足，定力臂 F1 F2 l1 l2 F1 F2 l1 O l2 O 在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。 杠杆在满足什么条件时，才会平衡呢？ 画出图中杠杆各力的力臂。 杠杆的平衡条件 02 杠杆的平衡条件： 杠杆平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。 【猜想】杠杆在满足什么条件下会保持平衡？ 探究杠杆平衡的条件 【实验器材】 带有刻度的杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台。 【实验过程】 1.调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 思考：为什么要调节在水平位置平衡？ 保证力臂沿杠杆，便于测量力臂 2.杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。 3.改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。 4.在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。 次数 动力F1 （钩码）/个 阻力F2 （钩码）/个 动力臂l1/格 阻力臂l2/格 1 2 3 4 3 4 4 3 6 4 2 3 4 2 2 4 2 2 2 2 【实验数据记录】 杠杆的平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2 据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如图甲所示）。测量时利用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆，如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得L1为6m，L2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。 例题 解：如图所示：F1=200N，l1=6m，l2=4cm＝0. 04m O l1＝6m l2＝4cm F1＝200N F2=？ 由杠杆平衡条件 F1L1＝F2L2 可得： = F1L1 L2 = 200 N×6 m 0. 04 m =3×104 N F2 大象所受的重力：G2=F2=3×104 N 大象的质量为： m = G g = 10 N/kg 3×104 N =3×103 kg = 3t 杠杆的分类及其应用 03 古代舂米 古代打水 我国古代对杠杆的应用 我们身边有很多杠杆。例如，跷跷板、羊角锤、船桨、各种剪刀，观察这些杠杆，它们的动力臂和阻力臂有什么关系？ 观察思考 羊角锤 瓶盖起子 钓鱼竿 1.省力杠杆 (1)示意图：如图所示 (2)特点：动力臂______阻力臂，平衡时动力______阻力。用较小的动力就可以克服较大的阻力。（L1>L2， F1<F2） 大于 小于 (3)常见的省力杠杆：瓶盖起子、羊角锤起钉子、独轮车、钳子等。 省力杠杆的实例分析 F1 F2 o o F2 F1 剪刀相当于两个杠杆组合在一起 l2 l1 生活中的一些省力杠杆： 2.费力杠杆 (1)示意图：如图所示 (2)特点：动力臂______阻力臂，平衡时动力______阻力。动力作用点移动较小的距离就可以使阻力作用点移动较