第十一章第一节探究：杠杆的平衡条件 课件-2024-2025学年沪科版八年级物理全一册

第一节探究：杠杆的平衡条件 第十一章　简单机械 1 新课导入 “给我一个支点和立足点我就能撬动地球” ------阿基米德 一、认识杠杆 探究新知 思考：这些工具在工作时有哪些共同的特点？ 1.有力的作用 2.绕一固定点转动 3.硬棒 1.杠杆的定义：在物理学中，把这种在力的作用下绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。 常见的杠杆 杠杆的这些概念很重要！ 动力 动力臂 动力 作用线 阻力臂 思考：什么是力臂呢？力臂怎样来画？ 支点 阻力 阻力 作用线 2.杠杆的五要素： O 1.支点：杠杆绕着转动的点。 F1 2.动力：使杠杆转动的力。 F2 3.阻力：阻碍杠杆转动的力。 4.阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。 5.动力臂：从支点到动力作用线的距离。 阻力F2的作用线 动力F1的作用线 力臂的画法（作图口诀）： 力臂：指支点到力的作用线的垂直距离。 二画线（确定动力和阻力的作用线，用虚线） 三作垂线段（过支点到力的作用线作垂线段标垂足） 四标五要点（O，F1，F2，L1，L2） 一找点（支点） 杠杆示意图的作法 l1 F1 l2 F2 o ∟ ∟ 1.找支点 2.作力的作用线 3.作垂线 4：标力臂 例题1 8 A O B F1 L2 L1 F2 例题2 强调注意 1.力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离。 2.力的作用线是一条直线，没有方向。 3.力臂和力的作用线用虚线表示，且力臂的长度应该用大括号标记；垂直的地方应有垂足；支点处用O标记。 试一试：在下图中作出动力和阻力的力臂 F1 F2 o l1 l2 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？ 答：不是 答：杠杆可以是直的，也可以是弯的 答：要改变 通过上面的题思考 11 物体的平衡状态 杠杆的平衡状态 保持匀速直线运动 保持静止 保持匀速转动 保持静止 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 探究杠杆的平衡条件 猜想: 杠杆的平衡可能与哪些因素有关? 杠杆的平衡条件 物体的平衡条件 受平衡力作用 只与力的三要素有关 ? 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 A B 杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台 器材: 测量的物理量: 力 力臂 A、B两图中的杠杆处于静止状态，实验时采用哪幅图？为什么？ 讨论： 实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读出力臂的大小。 实验设计 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 C D 在实验前，是否也要调节杠杆在水平位 置平衡？为什么？ 讨论： （1）便于测量力臂 （2）避免杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响。 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 实验步骤 实验操作： （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 （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。将拉力F1、拉力F2、距离L1、L2记录表格中。 （3）改变拉力F1、拉力F2的大小，相应调节L1和L2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F1、F2、L1、阻力臂L2记录表格中。 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 0.5 10 0.5 10 2 1 10 0.5 20 杠杆平衡条件： F1+l1 F2+l2 2+4 4+2 3+2 2+3 1.5+10 1+15 3 1.5 10 1 15 F1×l1（N·cm） F2×l2 （N·cm） 5 5 10 10 15 15 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2 即杠杆的动力臂是阻力臂的几倍，杠杆的动力F1就是阻力F2的几分之一。 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 杠杆两端可调节的平衡螺母，起什么作用? 为什么要求杠杆静止时，在水平位置? 平衡螺母调节杠杆自身的平衡。 力臂的数值在杠杆上可以直接读出或量出（便于测量力臂）。 交流与合作： 挂钩码后，能不能再调节平衡螺母？ 不能。 杠杆的平衡条件 二、探究杠杆的平衡条件 探究新知 我国古代的杠杆和古埃及人建金字塔的杠杆 桔槔（ jié gāo ） 舂（chōng） 三、杠杆的运用 探究新知 21 21 21 请仔细观察上图，它们的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？ 三、杠杆的运用 探究新知 F1 F2 阻力臂l2 O 由 F1l1=F2l2 ∵l1>l2 ∴F1< F2 这是省力杠杆 　1．省力杠杆： 动力臂l1 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。 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？ 三、杠杆的运用 探究新知 h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h O F2 F1 A B F2 F1 A’ B’ 可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离 省力杠杆的特点 二、杠杆的运用 探究新知 生活中常见的省力杠杆 三、杠杆的运用 探究新知 F2 F1 动力臂l1 阻力臂l2 O 2.费力杠杆 由 F1l1=F2l2 , ∵l1 < l2 , ∴F1 > F2 , 这是费力杠杆 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。 我们在使用费力杠杆时，又付出了怎样的代价呢？ 三、杠杆的应用 探究新知 F2 F1 S=h/4 h A’ B’ A B F2 F1 O 费力杠杆的特点 可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离 三、杠杆的应用 探究新知 生活中常见的费力杠杆 三、杠杆的应用 探究新知 F2 F1 动力臂l1 阻力臂l2 O 等臂杠杆的特点 由 F1l1=F2l2 ∵l1 = l2 ∴F1 = F2 这是等臂杠杆 等臂杠杆不省力，也不省距离 动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。 　3．等臂杠杆： 物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。 三、杠杆的运用 探究新知 三类杠杆： 若l1＞l2，则F1 ＜ F2 若l1＝l2，则F1 ＝ F2 若l1＜l2，则F1 ＞ F2 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 小结：1.判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。 2. 由杠杆的平衡条件可知，没有既省力又省距离的 杠杆。 三、杠杆的运用 探究新知 课堂小结 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，叫作杠杆 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 一找点 二画线 三作垂线段 四标五要点 杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。 应 用 杠杆缺点 杠杆优点 杠杆特点 杠杆类型 等臂杠杆 费力杠杆 省力杠杆 L1>L2，F1<F2 (动力<阻力) L1<L2，F1>F2 (动力>阻力) L1=L2，F1=F2 (动力=阻力) 省力 省距离 既不省力也不省距离 费距离 费 力 课堂小结 拓展提升 1.（2019•连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（　　） A．F1＜F2 B．F1＞F2 C．F2＜G D．F1＝G B 2.（2019秋•镇江期中）图中杠杆上吊一重物G，在力F1的作用下杠杆在水平位置静止，l1为F1的力臂，请做出F1的示意图和细线对杠杆的拉力F2的示意图。 拓展提升 3.（2019•深圳）如右图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动，请在C点画出最小作用力的示意图。 拓展提升 4.（2019·阜新）在“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除　 对实验的影响。为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的　 　。 （2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在A处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在B处的钩码向右移动　 　格。当杠杆平衡、钩码静止时，挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对　 　力。 杠杆自重 运动状态 1 拓展提升 平衡 （3）如图丙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测计示数　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）1N。 （4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件　 　。 大于 F1l1＝F2l2（或 动力×动力臂＝阻力×阻力臂） 拓展提升 6.如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是(　　) A．三个杠杆都是省力杠杆 B．三个杠杆都是费力杠杆 C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆 D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆 C 5.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图，下列有关说法正确的是(　　) A．刀刃很薄可以增大压力 B．铡刀实质上是一种费力杠杆 C．甘蔗放在a点比b点更易被切断 D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力 C 拓展提升 下 课 $$好，我们要进行的实验是探究杠杆的平衡条件。大家请看实验器材杠杆购买。首先我们要调节杠杆在水平位置平衡，调节方法跟天平相同，调节两端的平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡位置调节平衡以后，我们开始进行实验。大家注意这里的一个钩码，它的重力为0.5度，我们挂在杠杆的下方，它对杠杆的拉力就可以作为动力或者是阻力。好，我们首先取。两个钩码挂。在左右两边。松开后杠杆依然保持在水平位置，平衡说明杠杆达到了平衡。那么我们记录数据，此时这边我们把它当做动力，这边是阻力，那动力臂读出是10厘米，阻力臂读出是十一，我们记录数据。动力0.50。动力臂10厘米。阻力，0.5米阻力臂10厘米。算出立根立毙的成绩。好，进行第二组实验，我们改变力的大小。我们在动力这端加挂一个购买，使此时的动力为一牛，另一端我们可以保持0.5个。我们松手后发现杠杆不能保持平衡。好，我们移动右端的阻力，移动到力臂为15厘米的地方，发现依然不能保持在水平位置平衡。我们继续改变命运探索。怎样才能使杠杆不平衡？我们有这个探索的过程。然后松手后发现杠杆保持平衡。读书动力，一牛动力臂10厘米，阻力0.5牛阻力臂20厘米。记录数据。好，进行第三次探究，我们在两端各加上一个购买。松手后发现杠杆不能保持平衡。上身的这端，我们增加其。利弊或者是减小。阻力这一端的力臂，我们减小阻力这端的力臂进行尝试。好，这时候杠杆又达到了水平位平衡。我们观察这边的动力1.5牛动力臂10厘米，这边阻力一牛阻力臂15厘米。我们记录数据。分析数据，然后得到结论。好，实验结束，整理器材。