第九章 1.第一节 杠杆（讲解课件）-【优翼·学练优】2024-2025学年八年级物理下册同步备课（北师大版2024）

第九章 机械和功 第一节 杠杆 观察与思考 下列机械在使用中有什么共同的特点？ 都是绕工具上某一固定点转动的 学习目标 认识杠杆，能分清杠杆的五要素。（重点） 1 通过实验，探究杠杆的平衡条件。（重点） 2 知道杠杆的种类及其在生活中的应用。（重难点） 3 杠杆的特点 杠杆的概念 1.定义：我们把利用直杆或曲杆，在力的作用下绕杆上一 固定点转动的简单机械叫作杠杆。 2.条件： ①力的作用 ②绕固定点转动 ③直杆或曲杆 杠杆的特点 3.杠杆五要素 杠杆的概念 （1）支点：绕着转动的固定点（O）； （2）动力：驱使杠杆转动的力（F1）； （3）阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）； （4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离L1; （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离L2。 O F1 F2 L1 L2 (力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线；是虚线，用则画，不用不画) F1、F2都是杠杆的受力 杠杆的特点 杠杆的概念 4.力臂的作图 支点 O 动力臂 L1 阻力臂 L2 动力 F1 阻力 F2 1.找出支点O； 2.沿力的方向作出力的作用线； 3.从支点向力的作用线作垂线段； 4. 标出相应的力臂符号。 注意：若一个力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂也会发生改变。 一找支点，二画线，三画距离，四标注。 例 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，请你画出垂直于杠杆的力F1的力臂及B点受到的阻力F2和其阻力臂L2。 F2 L2 L1 F1 O A B 练一练 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 O F1 F2 O F1 F2 O F1 F2 O F2 F1 练一练 2.画出动力臂和阻力臂。 A O F1 F2 A O F1 F2 L1 L2 小结 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垂直距离。 阻力臂(L2)：从支点到阻力作用线的垂直距离。 (力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线) 杠杆的平衡条件 【提出问题】 当杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的定量关系？ 【猜想假设】 假设一： 假设二： F1 · L1=F2 · L2 杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动，称为杠杆平衡。 F1 = L1 F2 L2 【实验器材】 杠杆、钩码、弹簧测力计 杠杆的平衡条件 【实验步骤】 调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 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。 L2 L1 杠杆的平衡条件 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。 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记录在表格中。 【实验步骤】 L2 L1 杠杆的平衡条件 【记录和分析数据】 实验序号 动力F1 /N 动力臂L1/m 阻力F2 /N 阻力臂L2 /m 1 2 3 4 5 6 1.0 1.5 1.5 1.0 1.5 0.5 0.5 1.0 1.0 0.5 0.05 0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15 0.15 0.15 0.15 杠杆的平衡条件 演示：杠杆的平衡条件 杠杆平衡时，动力F1与动力臂L1的乘积，等于阻力F2与阻力臂L2的乘积，即 结论： F1 · L1=F2 · L2 杠杆的平衡条件 【讨论交流】 1. 实验前为什么要调节杠杆使其在水平位置平衡？ 2. 实验后为什么要调节杠杆使其在水平位置平衡？ 消除杠杆自重对实验结果的影响。 便于测量力臂 L2 L1 例 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 L1=9m L2=6cm F1=200N F2 由F1L1＝F2L2 得： 解： F2 = F1 L1 L2 =3×104N m = F2 g = 10N/kg 3×104N =3×103kg = 3 t = 200N×9m 0.06m 练一练 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 使用这三种杠杆的目的相同吗？ 托盘天平 老虎钳 钓鱼竿 杠杆的平衡条件 生活中的杠杆 杠杆的平衡条件 生活中的杠杆 活动：请每个小组3名同学每人画一个图，标出图中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。 F2 F1 L2 L1 F1 F2 L1 L2 F1 F2 L2 L1 O O O 杠杆的平衡条件 省力杠杆 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆。 F1 F2 动力臂L1 阻力臂L2 O 由 F1L1=F2L2 ∵L1 ＞L2 ∴F1＜ F2 杠杆的平衡条件 省力杠杆 在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？ 使用省力杠杆，虽然省了力，但却费了动力作用点移动的距离。 杠杆的平衡条件 费力杠杆 F2 F1 动力臂L1 阻力臂L2 O 由 F1L1=F2L2 ∵L1 ＜ L2 ∴F1 ＞ F2 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，是费力杠杆。 杠杆的平衡条件 费力杠杆 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。 杠杆的平衡条件 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，是等臂杠杆。 托盘天平 物理天平 小结 类型 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 特点 应用 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 L1＞L2 L1＜L2 L1＝L2 F1＜F2 F1＞F2 F1＝F2 费力但省距离 省力但费距离 既不省力 也不省距离，既不费力 也不费距离 撬棒、瓶盖起子、钢丝钳、羊角锤等 镊子、钓鱼竿、理发剪刀等 天平 杠杆的平衡条件 轮轴 轮轴可以看做是杠杆的变形 在实际应用中，为了方便或节约材料，常用杆状物来代替大轮，如扳手、钓鱼竿上(或放风筝)用的收线器的摇把等。 如图辘轳就是典型的轮轴 组成： 实质： 应用： 轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成， 习惯上把大轮叫轮，小轮叫轴。 杠杆的平衡条件 杠杆的应用 m物gLAO＝m砣gLOB F1L1＝F2L2 m物＝m砣LOB/LAO m物与OB成正比 【原理】 杆秤 O A B 杠杆的平衡条件 杠杆的应用 桔槔（jiegao） 俗称“吊杆”“称杆”，古代汉族农用工具。是一种原始的汲水工具。商代在农业灌溉方面，开始采用桔槔。 练一练 下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（ ） A．启瓶器 B．切纸铡刀 C．食品夹 D．羊角锤 C 课堂小结 课堂小结 杠杆的应用 省力杠杆 L1 ＞L2 ，F1＜ F2 费力杠杆 等臂杠杆 L1 ＜L2 ，F1＞ F2 L1 =L2 ， F1= F2 轮轴 随堂训练 1．如图所示，我们在拖动行李箱时，一般先拉出行李箱上方的拉杆，从杠杆的角度分析，这样做的目的是为了（　　） A．增大动力臂 B．减小阻力臂 C．增大动力 D．减小阻力 A 随堂训练 2．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 O A B 随堂训练 3. 画出图中杠杆各力的力臂。 F1 F2 L1 L2 F1 F2 L1 O L2 O 随堂训练 4．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） 随堂训练 解：由图可知B为支点，右侧的重物重力为：GM＝mg， 力臂为：BD＝4m+1m＝5m； 设吊起的物体重力为G。 对应的力臂为：BA＝10m。 由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2得：GM×BD＝G×BA，mg×BD＝G×BA； 则该起重机可起吊的最大物重为： G= ==2×104N 答：该起重机可起吊的最大物重为2×104N。 随堂训练 D 5．各式各样的剪刀都是一对对杠杆，下列剪刀，最省力的是（　　） A B C D 随堂训练 6．如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下增施一始终垂直于木棒的拉力F，让木棒匀速转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（　　） A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F保持不变 D．动力F逐渐增大 D 随堂训练 7．如图，在B点施加一个最小力F1，使杠杆在此位置平衡，请画出最小力F1的示意图，并标出阻力臂L2。 A B O F1 F2 L1 L2 随堂训练 8．小明用轻质木杆自制了“脚踏式杠杆”，借助杠杆按动宿舍楼大门的开门按钮，如图所示，已知OB＝60cm、AB＝80cm、OC＝15cm，当小明在C点用脚给杠杆施加20N的压力F1时，按钮触发、大门打开，求此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2，有多大？ 随堂训练 解：根据杠杆平衡条件得，F1×OC＝F2×OD， 按钮对木杆的压力水平向左，所以OD＝AB， 所以，20N×15cm＝F2×80cm， 解得，F2＝3.75N。 D F1 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 $$