11.1 探究：杠杆的平衡条件（课件）-2024-2025学年度沪科版物理八年级下册

第一节 探究：杠杆的平衡条件 第十一章 简单机械 新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练 沪科版-物理-八年级下册 看古代战争片时,经常能看到一种攻城用 的机械，即人力抛石机，亦称牵引抛石机，这 种机械最早出现于公元前5世纪战国时期，北 周和隋唐时期西传，先为早期的阿拉伯人使用, 后传入欧洲。这种武器可把石弹、巨石或爆炸 物投到敌方的城墙上、城内或兵阵内而造成破坏。你知道人力抛石机的原理吗？其中有什么物理奥秘呢? 新课导入 铡纸刀 开瓶器 新课导入 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。 树枝剪 抽水机 新课导入 一根硬棒在力的作用下如果能绕着 固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。 注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状。 一、杠杆 1.杠杆的定义 新知探究 生活中将杠杆灵活组合的应用 钳子 核桃夹 指甲剪 衣服夹 镊子 筷子 新知探究 6 2.杠杆五要素： F2阻力 l1动力臂 l2阻力臂 (动力作用线) (阻力作用线) O支点 杠杆绕着转动的固定点 使杠杆转动的力 阻碍杠杆转动的力 支点到动力作用线的距离 支点到阻力作用线的距离 F1动力 新知探究 支 点(O)：杠杆绕着转动的点。 动 力(F1)：促使杠杆转动的力。 阻 力(F2)：阻碍杠杆转动的力。 动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。 阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。 (力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线) 这些概念很重要 F1 F2 l1 o l2 新知探究 l2 l1 B F2 O F1 A F2 B O A F1 3.作力臂的方法 找出支点的位置 从支点作动力、阻力作用线的垂线 确定动力、阻力作用线 标垂足，定力臂 新知探究 试一试：画出图中杠杆各力的力臂 F1 F2 l1 l2 F1 F2 l1 O l2 O 新知探究 杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或绕支点匀速转动时，我们就说杠杆平衡。 问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？ 二、杠杆的平衡 新知探究 设计实验：当杠杆平衡时，分别测出动力F1、阻力F2，动力臂l1、阻力臂l2。并多次改变力和力臂，获取多组数据，从而分析总结出杠杆的平衡条件。 实验器材： 带等分刻度的均质木尺、钩码、铁架台、弹簧测力计。 探究：杠杆的平衡条件 新知探究 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。 目的：使杠杆的重力作用线通过杠杆支点，避免杠杆自身重力 对杠杆平衡的影响。 目的：保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。 （3）将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。 调节方法：杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。 新知探究 （4）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。 （5）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。 目的：使实验结论具有普遍性。 新知探究 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 1 15 3 5 2 2 10 2 10 3 3 10 2 15 4 2 20 4 10 …… × × = 新知探究 F1 ·l1=F2 ·l2 F1 l1 F2 l2 ＝ 意义：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。 实验结论： 杠杆平衡的条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂 即： 新知探究 O l1=9m l2=6cm F1=200N F2 例题： 由F1l1＝F2l2 得： 解： F2 = F1 l1 l2 = 200N×9m 0.06m =3×104N m = F2 g = 10N·kg-1 3×104N =3×103kg = 3 t 新知探究 O F1 F2 l1 l2 O F1 F2 l1 l2 O l2 l1 F1 F2 O F1 F2 l1 l2 你认为图中的杠杆可以分成几类？每一类杠杆分别有什么特点？ 新知探究 F1 F2 动力臂l1 阻力臂l2 O 由 F1l1=F2l2 ∵l1 〉l2 ∴F1〈 F2 这是省力杠杆 省力杠杆 三、杠杆的运用 新知探究 1.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？ 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？ 新知探究 F2 F1 动力臂l1 阻力臂l2 O 由 F1l1=F2l2 ∵l1 〈 l2 ∴F1 〉 F2 这是费力杠杆 费力杠杆 新知探究 2.费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。 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。 新知探究 3.等臂杠杆： 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 新知探究 在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫作杠杆 杠杆 支 点(O)：杠杆可以绕其转动的点 动 力(F1)：使杠杆转动的力 阻 力(F2)：阻碍杠杆转动的力 动力臂(l1)：从支点O到动力F1作用线的距离 阻力臂(l2)：从支点O到阻力F2作用线的距离 杠杆的五要素 杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 省力杠杆 l1 ＞l2 ，F1＜ F2 费力杠杆 l1 ＜l2 ，F1＞ F2 等臂杠杆 l1 =l2 ， F1= F2 类别与应用 探究：杠杆的平衡条件 课堂小结 1.如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是（　　） A B C D 支点 动力 阻力 O F1 F2 B 课堂训练 2.如图所示的杠杆中，动力的力臂用L表示，图中所画力臂正确的是（ ） o l F F F G o l G A o l G B C D o l F G D 课堂训练 3.如图所示的用具中，在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．筷子 B．瓶盖起子 C．撬棒 D．核桃夹 A 课堂训练 4.下列关于杠杆的一些说法中，不正确的是( ) A.杠杆必须是一根硬棒 B.力臂一定在杠杆上 C.动力臂就是支点到动力作用线的距离 D.当力的作用线通过支点时，力臂为0 B 课堂训练 5.如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能保持平衡的是（ ） A.左右钩码各向支点移一格 B.左右各减少一个钩码 C.左右各减少一半钩码 D.左右各增加两个钩码 C 课堂训练 6.如图中的男孩重500N，女孩重350N，当男孩离跷跷板的转轴70cm时，女孩应该坐在哪里才能使跷跷板在水平位置上平衡？ 解：已知：F1=500N，l1=70cm，F2=350N。 由F1l1=F2l2得: l2=F1l1/F2 = 500N×70cm÷350N=100cm。 课堂训练 $$