6.5 探究杠杆的平衡条件 2024-2025学年沪粤版初中物理八年级下册

6.5 杠杆 撬动地球的奥秘 这些工具在使用时，有什么共同特点？ 它们工作时，能绕一个固定点转动。 这三个机械有什 么共同特点 ？ 支 点：杠杆可以绕其转动的点O 动 力：使杠杆转动的力F1 阻 力：阻碍杠杆转动的力F2 动力臂：从支点O 到动力F1作用线的距离l1 阻力臂：从支点O 到阻力F2作用线的距离l2 在力的作用下，能绕着固定点转动的硬棒 一、杠杆的概念： F1 F2 l1 o l2 1、定义： 2、杠杆的五要素 什么是力的作用线？ 通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线（画虚线） 什么是力臂？ 力臂是支点到力的作用线的垂直距离（画实线） 7 L2 L1 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 延长线或反向延长线画虚线 （画实线） 3、画力的力臂 一、杠杆的概念： F1 F2 L1 L2 O 试着画出各力和力臂 o F1 F2 L1 L2 · 画出图中杠杆各力的力臂 F1 F2 L1 L2 F1 F2 L1 O L2 O 思考讨论： 2 、杠杆是否都是直的？ 1 、力臂是一定在杠杆上吗？ 3 、若一力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂是否改变？ 不一定 杠杆可以是直的，也可以是弯的 要改变 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 1．杠杆平衡： 问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？ 实验操作： 指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态或作缓慢匀速转动状态。 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 1．杠杆平衡： 问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？ 实验操作： （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态或作缓慢匀速转动状态。 问题：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 思考与讨论 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用? 为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢? 作用是使杠杆在水平位置平衡 · F1 F2 O l1 l2 倾斜状态时力臂不好测量 16 · F1 F2 O l1 l2 方便测量力臂 17 思考与讨论 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用? 为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢? 作用是使杠杆在水平位置平衡 1、因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出。 2、使杠杆的重心落在支点上，使杠杆的自重对杠杆的平衡不产生影响。 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 1．杠杆平衡： 确保力臂在杠杆上，便于力臂的测量。　 问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？ 实验操作： （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态或作缓慢匀速转动状态。 问题：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 实验操作： （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 （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记录表格中。 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 实验操作： （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 （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。 （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记录表格中。 二、杠杆的平衡条件： 2．探究杠杆的平衡条件 实验操作： （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动力，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。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 1 0.1 2 0.05 2 1.5 0.2 3 0.1 3 3 0.1 2 0.15 4)数据记录及数据分析 假设一： 假设二： 假设三： 假设四： F1+L1=F2+L2 F1–L1=F2–L2 F1/L1=F2/L2 F1 · L1=F2 · L2 哪种个假设成立？ 验证猜想： F1 · L1=F2 · L2 二、杠杆的平衡条件 2．探究杠杆的平衡条件 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 动力动力臂/(N·m) 阻力F2/N 阻力臂l2/m 阻力阻力臂/(N·m) 1 1 0.1 2 0.05 2 1.5 0.2 3 0.1 3 3 0.1 2 0.15 求出各次实验中动力×动力臂和阻力×阻力臂的值，然后思考杠杆的平衡条件。 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂 进行多次实验的目的： 找到普遍规律，避免实验的偶然性。 　动力 × 动力臂＝阻力 × 阻力臂 5）分析与论证： （阿基米德的杠杆原理） 用字母表示为: 结论： 杠杆的平衡条件： 当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。 或 二、杠杆的平衡条件 2．探究杠杆的平衡条件 练一练 1) l1＝3l2，F1是F2的＿＿＿倍；F1:F2＝2:5，l1:l2＝＿＿。 2) l1:l2＝4:3，F2＝60 N，F1＝＿＿＿。 3) F1＝15 N，F2＝75 N，l1＝15 cm，l2＝＿＿＿。 1／3 5:2 45N 3cm 如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是(　　) A．F1  B．F2 C．F3  D．F4 L1 L2 L3 L4 当阻力×阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。 C 三、生活中的杠杆 请仔细观察，利用撬棒撬石头时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？ F1 F2 l1 l2 o 由 F1L1=F2L2 得： ∵L1 >L2 ∴F1< F2 这是省力杠杆 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。 在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？ 　1．省力杠杆： 特点： 省力 三、生活中的杠杆： 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。 在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？ 我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？ 　1．省力杠杆： 特点： 省力 费距离 三、生活中的杠杆： 使用费力的杠杆，有什么好处呢？ 请注意观察，赛艇的船浆在划水时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？ 由 F1L1=F2L2 得： ∵L1< L2 ∴F1 >F2 这是费力杠杆 三、生活中的杠杆： 三、生活中的杠杆： 　　2．费力杠杆： 特点： 在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？ 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。 费力 三、生活中的杠杆： 　　2．费力杠杆： 特点： 在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？ 使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。 费力 省距离 三、生活中的杠杆： 　3．等臂杠杆： 特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。 物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。 托盘天平 物理天平 不省力，也不省距离 1．下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（ ） [练一练] A．启瓶器 B．切纸铡刀 C．食品夹 D．羊角锤 C 2、一根均匀铜丝，在中点处支住它刚好平衡，现将其右端从中对折起来，如图所示， 则杠杆（ ） A) 仍平衡； B)左端下降； C)右端下降； D)无法判断。 B 　　3．如图所示，分别沿力F1、F2、F3、的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是（ ） A．沿F1方向的力最小 B．沿F2方向的力最小 C．沿F3方向的力最小 D．三个力的大小相等 B F3 F1 F2 O L1 L3 L2 4．小阳同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时，他把杠杆挂在支架上，发现左端向下倾斜。 （1）若使杠杆在 位置平衡，需把平衡螺母向 端调节。 （2）如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码，则在B处要挂 个同样的钩码，杠杆才能重新位置平衡。 （3）若在C处挂6 N的钩码，用弹簧测力计作用在B点，要使杠杆在水平位置平衡，最小拉力的方向应该 ，此时弹簧测力计的示数为 。 水平 右 2 O A C B 竖直向上 2 N 5、一根蜡烛截成长度不同的两段竖立在杠杆的两边，如图且杠杆平衡，若同时点燃蜡烛（设燃烧速度相同），则杠杆的 端将翘起。 右 F1L1=F2L2 (F1-F)L1-(F2-F)L2 = F1L1-FL1-F2L2+FL2 =F(L2-L1) L1 < L2 > 0 L1 L2 6、有一根杠杆，动力为1000N，阻力为3000N，动力臂为1.5m，此时杠杆恰好平衡，求：它的阻力臂为多少？ 解：根据杠杆的平衡条件： 　　　F1L1＝F2L2 　　　L2＝F1L1 / F2 =(1000N X 1.5m) / 3000N =0.5m 答 ：它的阻力臂为0.5m. 解　：根据L1＋L2＝L得出　L2=L-L1 ① F1=G1＝600N F2=G2＝200N 根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2 　　　将①代入得 　　　F1L1＝F2 (L－L1） 　　　L1= = 答 ：人肩应挑在离前端0.45m处才能使扁担平衡。 7、一根轻质扁担长1.8m，前后两端分别挂上重600N和200N的货物，问：人肩应挑在离前端多远处才能使扁担平衡？ F1=G1＝600N F2=G2＝200N O L1 L2 L=1.8m 200N×1.8m 600N+200N F2L F1+F2 =0.45m 课堂小结 杠杆的概念 杠杆平衡的条件 杠杆的分类 请认真完成各项作业！ $$