12.1杠杆 (课件) 2024-2025学年人教版八年级物理下册

null 杠杆 第1节 第十二章 简单机械 观察与思考 有什么能反败为胜的办法呢？ 活动：掰手腕比赛 比比看，谁的力气大？ 新课导入 衔接：我们今天来场掰手腕比赛吧。（等待两位同学比赛结束，并给赢的同学掌声）询问输的一方：你想赢吗。（得到回答后进行比赛调整：让力气大的学生用手握住力气小的同学的前臂而不是手掌，再进行一场比赛。）那接下来就看你的表现了…… 那么同学们思考下力气小的同学能赢是否是力气变大？对手是否力气变小？那么为什么这样做就能反败为胜了呢？其实这中间应用到了杠杆的原理。 一、杠杆 这些工具在使用时有什么共同点？ 新课讲授 衔接：什么是杠杆呢？这是救援队伍用撬棍撬动大石头的场景，他们使用的撬棍就相当于是一根杠杆，他一用力，就能把另一端的石头撬动。生活中还有很多杠杆的使用，比如说……。这些都是杠杆。你们发现了这些物体使用时的共同点了吗？ （接着引导学生发现这些物体不易发生形变，能够围绕一个点转动，且是在力的作用下。） 共同特点： 受力时几乎不发生形变 受到力的作用 绕固定点转动 杠杆：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。 思考：杠杆都是直的吗？ 新课讲授 衔接：那么我们就得出了这些工具的共同特点……。那么我们就可以给杠杆下一个定义了。 O F1 F2 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。 新课讲授 衔接：杠杆是一种最为简单的机械，现在我们就以生活中的一个场景，撬石头来认识一下杠杆。…… 【公开课建议：本节备课素材中有一个手工的小装置，可以利用这个手工的小装置让学生实地体会到有哪些因素会影响杠杆的使用，来得出杠杆的几个要素。（真正理解杠杆转动效果是受到支点到动力作用线的距离的影响）】 思考：你能找出以下杠杆的支点吗？ 新课讲授 衔接：有的杠杆的支点比较好发现，有的杠杆支点不是很好发现，现在请大家快速观察这几幅图，找到图中杠杆的支点。 思考：我们用杆秤秤东西的时候，一般在什么时候读数？ 杠杆的平衡状态：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，杠杆处于平衡状态。 新课讲授 衔接：通过刚才的例子，我们发现杠杆在我们的生活中应用非常广泛。各种杠杆在动力和阻力的作用下在转动，但是所有的杠杆在使用都要转动吗？（不一定） 同学们可以观察一下，这是一个杆秤，我们用杆秤秤东西的时候，一般在什么时候读数？（静止的时候） 现在你能使杆秤保持平衡吗？请指出此时支点、动力与阻力。 O F1 F2 F1’ F1” 交流与讨论： 1.往秤上继续添加重物会出现什么现象？ 2.如何继续保持平衡呢？上面的实验说明了什么？ 3.此时去掉秤砣，改用测力计拉住绳子提供动力，逐渐倾斜，你观察到了什么？ 新课讲授 衔接：那么怎样才能使这个杆秤保持平衡呢？我们就要找到影响杠杆平衡的因素。接下来，我们就让这个杠杆到达一个平衡状态。（让学生上来挂上和移动秤砣使其平衡） 好，现在杠杆已经处于平衡状态了，同学们现在能指出其支点、动力、阻力吗？（引导学生知道作用在杆上面的力才是拉力和阻力）。 问题答案： 1.杆秤不能继续保持平衡；会像右倒下 2.将秤砣往后面移动；这说明了杠杆的平衡不仅与力有关，还与力的作用点（位置）有关。（预设学生会回答出作用位置） 到底是不是与力的作用位置有关呢？我们来做进一步的探究。（换用弹簧测力计代替秤砣竖直向下拉住杆秤并保持平衡，测出此时的力的数值。再逐步倾斜，让学生观察弹簧测力计的示数） 3.弹簧测力计示数会逐步增大。 我们发现在刚才的过程中，力的作用位置并没有发生变化。为什么力的大小发生了改变，杠杆还是平衡呢？这说明应该还有另外的因素在随之改变。我们可以用作图的方式找到答案。同学们请看。（展示）你们发现了什么？ O F1 F2 F1’ F1” 力臂：从支点到力的作用线的距离，叫做力臂。 新课讲授 衔接：到底是什么发生了改变呢？我们一起看一下。从F1到F1”过程中，支点到力的作用线的距离，变得逐渐越来越小，而力也变得越来越大。在这种情形下，杠杆依旧保持了平衡。那么可见，就是这段距离的影响了杠杆的平衡。我们物理学上把这一段距离叫做力臂。 l1 l2 O F1 F2 动力臂：从支点到动力作用线的距离l1。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2。 新课讲授 衔接：接着我们继续结合撬石头的场景，来画一下力臂。那么到这里学习了关于杠杆的5个名词，它们被称为杠杆的5要素。 O l1 F1 F2 方法总结 l2 1.找到支点的位置 3.过支点向力的作用线作垂线 2.沿着力的方向画出力的作用线 4.加括号和标出符号 新课讲授 衔接：除了我们前面见到的生活中的各种杠杆，我们的古代劳动人民也发明了不少的杠杆。如图这是古代人民为了防御敌人所制造的吊门（简介吊门：用来御敌以及方便己方出行）。我们接下来通过这个吊门来讲解一下如何画出力臂。 方法概括：找点；画线；作垂线；标符号 （全国各地的考法不一样，有些地区的画法为实线，有的地方为虚线，请老师自行修改课件） 思考：你能画出下面杠杆的力臂吗？ 新课讲授 衔接：那么接下来我们自己动手画一画生活中两种常见杠杆的力臂。 二、杠杆的平衡条件 探究杠杆的平衡条件 实验器材： 杠杆尺(带刻度)、钩码、铁架台 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在怎样的关系？ 提出问题： 新课讲授 衔接：杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态，前面我们学习了影响杠杆平衡的几个因素，分别是动力大小，阻力大小，动力臂长度和阻力臂长度。那么究竟这几个因素满足什么关系时，杠杆会平衡呢？我们来通过实验来探究一下。（很难猜想到，建议别猜想） 要使杠杆在什么位置平衡？为什么？ 如何得到动力和阻力？ 如何改变动力和阻力？如何改变动力臂和阻力臂？ 设计实验： 新课讲授 衔接：在做实验前，我们还需要制定实验方案，请同学们思考以下这个问题…… 问题答案： 1.水平位置；这时的力臂水平，利于从杠杆尺上直接读出力臂的长度。 2.在两端悬挂钩码。 3.改变钩码的数量；改变钩码悬挂的位置。 1.调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平静止。 2.在杠杆两端分别挂上不同数量的钩码。移动钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。测出杠杆平衡时的动力F1、阻力F2、动力臂l1，阻力臂l2。 3.改变力和力臂的大小，再做几次实验。 进行实验： 新课讲授 衔接：现在就请大家开始实验吧。 实验次数 动力F1/N 阻力F2 /N 动力臂l1/m 阻力臂l2/m 1 2 3 …… 实验结论： 杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1·l1=F2·l2) 实验记录： 新课讲授 衔接：有没有小组来分享一下自己小组的实验结果？ 这就平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。（讲解公式使用的注意事项。） 思考：阿基米德理论上能做到吗？ 给我一个支点，我可以撬起整个地球。——阿基米德 新课讲授 衔接：在学习完阿基米德的杠杆原理后，请你思考这样一个问题。阿基米德他说过这么一句话，给我一个支点我可以撬起整个地球。他真的可以做到吗？ [理论上，只要有合适的支点和足够长的硬棒（使动力臂非常长），就有可能撬动地球。但是现实世界里面是不存在这些条件的。] 思考：你知道之前那位同学反败为胜的原理吗？ 对力气小的同学来说：手放在桌面上，肘部和桌面接触的地方相当于是支点，手掌受到的力为阻力(不变)，肘部到手掌的距离为阻力臂。当力气大的同学握住力气小的同学的手臂时进行比赛，其阻力臂相比之前减小了。 新课讲授 衔接：现在我们也可以解释为什么力气小的那位同学能够反败为胜了。（两个人扳手腕，两个人的手臂分别相当于一根杠杆。这里最好单独分析，以力气小的同学为例会比较好。） 一位物理老师利用杠杆定理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(如右图)。测量是利用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆。吊钩固定点O为支点。弹簧测力计示数F1为200N。测得动力臂l1为9m，阻力臂l2为6cm。若不计槽钢和铁笼的质量，请你估算大象的质量。(g取10N/kg) 例题 新课讲授 解：由F1l1＝F2l2 得： F2= = =3×104N F1 l1 l2 200N×9m 0.06m m= = = =3×103kg =3t F2 g 10N/kg 3×104N G g 新课讲授 杠杆及其平衡条件 杠杆 在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆 支 点(O) 动 力(F1) 阻 力(F2) 动力臂(l1) 阻力臂(l2) 杠杆的五要素 杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 课堂小结 1.如图所示，用瓶起子开启瓶盖时可以抽象为一个杠杆，如果不计自重，在图中，能正确表示瓶起子工作示意图的是（　　） A B C D B 当堂小练 2.如图所示，杠杆处于水平位置平衡。若将两边所挂的钩码各减去一个，杠杆将（　　） A.仍继续保持水平平衡 B.右端上升，左端下降 C.右端下降，左端上升 D.无法确定杠杆的运动状态 C 当堂小练 3.如图所示，轻杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。现将动力的方向改为沿虚线方向，若仍使杠杆在水平位置保持平衡，则（　　） A.动力臂增大，动力增大 B.动力臂增大，动力减小 C.动力臂减小，动力减小 D.动力臂减小，动力增大 D 当堂小练 4.活塞式抽水机是农村经常使用的取水设备，图中AOB部分工作时可以看做杠杆，请你画出F1的力臂。 l1 当堂小练 5.在一些建设施工工地上，可以看见各种大型的起重机。如图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机在起重时不会翻倒，起重机右边配有一个重物M。现测得重物M的质量为4t，AB为10m，BC为4m，CD为1m。(g取10N/kg)问：该起重机可起吊的最大物重为多少？(起重机本身的重不计) 当堂小练 解：由图可知B为支点，右侧的重物重力为：GM＝mg， 力臂为：lBD＝4m+1m＝5m； 设吊起的物体重力为G，对应的力臂为：lBA＝10m。 由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得：GM×lBD＝G×lBA 则该起重机可起吊的最大物重为： mg×lBD lBA 4×103kg×10N/kg×5m 10m G＝ ＝ ＝2×104N。 当堂小练 $$