12.1 杠杆 课件-2024-2025学年物理八年级下册人教版

本章导读 八年级下册第十二章第1节 杠 杆 简 单 机 械 目标展示 新课导入 问题 观察图中的跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械，你认为这些机械有什么共同的特点呢？ 新课讲授 杠杆 一 杠杆 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆（lever）。杠杆是最简单的机械之一。 “硬棒”和“能绕着固定点转动”是杠杆的两个关键特征。“硬”是指不考虑发生形变，是一种理想情况，杠杆是一种理想模型。理想模型是人们分析物理问题的基础。 方法点拨 共同特点 1.是一根硬棒 2.受力的作用 3.绕固定点转动 新课讲授 杠杆 一 杠杆 你还能列举出生活中常使用的哪些机械是杠杆吗？ 新课讲授 杠杆 一 认识杠杆的五要素（以撬棒为例) o 支点：杠杆可以绕其转动的点（O点）； 动力：使杠杆转动的力（F1）； 动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离（l1）； F1 F2 阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）； 阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离（l2）。 l1 l2 新课讲授 杠杆 一 力臂的画法 请画出匀速拉动轻质木棒使重物上升时的动力臂和阻力臂。 一找点 二找线 三连距离 四标签 O F1 F2 l1 l2 新课讲授 杠杆 一 力臂的画法 F1 F2 O l1 l2 F1 F2 O l1 l2 请画出下图中的杠杆在不同位置静止时的动力臂l1和阻力臂l2。 你能发现杠杆在水平位置静止时力臂的特点吗？ 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 杠杆平衡 当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。 问题：在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种常见而且重要的状态。杠杆在满足什么条件时才会平衡？ 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 体验杠杆平衡 如图甲所示，杠杆在水平位置平衡时，如果在左侧加一个钩码，杠杆还能在水平位置平衡吗？要让杠杆继续在水平位置保持平衡，需要在右侧原来的位置挂几个钩码？请尝试做一下。 说明：力的大小会影响到杠杆的平衡 o 甲 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 体验杠杆平衡 如图乙所示，杠杆在水平位置平衡，改变弹簧测力计的位置，让杠杆在任然在水平位置平衡，弹簧测力计的读数会变化吗？ 说明：力臂的长短会影响到杠杆的平衡。 乙 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验思路】 探究杠杆的平衡条件，就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系。 通过前面的体验活动，我们容易想到：杠杆支点两侧所受的动力、阻力，以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡，所以应该找出这四个量之间的关系。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验思路】 我们可以先保持杠杆一侧的两个量不变，如左侧的阻力和阻力臂，改变另一侧的两个量，即右侧的动力和动力臂。然后再保持右侧的动力和动力臂不变，改变左侧的阻力和阻力臂。综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验过程】 调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。 1.如图所示，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验过程】 2.把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入下表。 3.保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1的大小，再做几次实验，把数据填入下表。 4.保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，把数据填入下表。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验过程】 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 2 3 …… 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【实验结论】 实验结果表明，要使杠杆平衡，需要满足以下条件： 动力×动力臂=阻力×阻力臂 或写为 变形式： 这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【交流与评估】 第一次调节平衡螺母，使杠杆保持水平并静止的目的：消除杠杆自重对实验的影响。（通过调节平衡螺母来实现） 在实验中挂上钩码使杠杆重新在水平位置平衡的目的：方便测量力臂的大小。（杠杆倾斜的方向静止也是平衡状态） 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【交流与评估】 多次测量获得多组实验数据的目的是避免偶然性，获得普遍性的结论。 杠杆平衡的条件：F1=F2且l1=l2？（这是偶然的情况） 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 实验 探究杠杆的平衡条件 【交流与评估】 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。读出动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2，也可获得实验数据。 弹簧测力计一定沿竖直方向施加力，否则不能直接从杠杆上读出力臂的大小，并且力臂会变小，更具杠杆的平衡条件，力会变大。 新课讲授 想想议议 在上面的实验中，我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察图所示的杠杆，它与上面实验中研究的杠杆有什么不同？ 上面实验中研究的杠杆有个共同的特点：动力和阻力在支点的两侧；图所示的杠杆，动力和阻力在支点的同一侧。 F 无论动力和阻力在支点的两侧还是同侧，当两个力和对应的力臂的乘积相等时，杠杆就平衡了。 杠杆的平衡条件 二 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 例题 动物园内，一位物理老师利用一个小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量（如图）。测量时用一根长度为12m的槽钢作为杠杆。如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1为200N。测得l1为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 例题 解 人通过弹簧测力计对杠杆的拉力为动力F1=200N，动力臂l1=6m；不计铁笼的质量，则大象对杠杆的拉力为阻力F2，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2= 4cm=0.04m。 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 ，有 大象的质量 大象的质量是3t。 新课讲授 杠杆的平衡条件 二 O G B A 解：由图可知，动力臂l1=OA=0.3m， 阻力臂l2=OB=0.2m， 阻力F2=G=mg=3kg×10N/kg=30N 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2， 答：此时的拉力F为20N。 练习：一轻质杠杆OA一端固定在竖直墙上，可绕O点转动，已知OA=0.3m，OB=0.2m，在B点处悬挂一重物G，质量为3kg，若在A处施一竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，此时的拉力F为多少？（g=10N/kg） 解决杠杆平衡问题的一般步骤： 1、画出杠杆的结构示意图，作出五要素； 2、标出已知条件和待求量； 3、用杠杆平衡条件解题（单位要统一）。 F1 F2 l1 l2 新课讲授 想想议议 用杠杆和弹簧测力计测量一个很重物体（大象）的质量时，应使弹簧测力计拉力的力臂远大于被测物体（大象）对杠杆拉力的力臂。如果用杠杆和弹簧测力计测量一个很轻物体的质量时，又应该怎么办？ 杠杆的平衡条件 二 使弹簧测力计的力臂远小于被测物体的力臂，即满足： l测力计<<l物体，根据杠杆的平衡条件F测力计l1测力计=m物体gl物体，由于l测力计<<l物体，即使物体质量（m物体）很小，弹簧测力计的拉力（F测力计）也会被放大，从而更容易读取精确数值。 新课讲授 生活中的杠杆 三 O F1 F2 l1 l2 等臂杠杆 由F1l1=F2l2 ∵l1=l2 ∴F1=F2 这样的杠杆是等臂杠杆 其特点是不省力也不省距离 新课讲授 生活中的杠杆 三 省力杠杆 o F1 F2 l1 l2 由F1l1=F2l2 ∵l1>l2 ∴F1<F2 这样的杠杆是省力杠杆 其特点是省力费距离 S1 新课讲授 生活中的杠杆 三 省力杠杆如何费距离：动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离大，省了力，却费了距离。 S2 新课讲授 生活中的杠杆 三 费力杠杆 F1 F2 l1 l2 由F1l1=F2l2 ∵l1<l2 ∴F1>F2 这样的杠杆是费力杠杆 其特点是费力省距离 S1 S2 新课讲授 生活中的杠杆 三 费力杠杆如何省距离：动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小，虽然费力，但省了距离。 新课讲授 生活中的杠杆 三 当阻力比较小时，为了省距离，人们会选用费力杠杆； 当阻力比较大时，为了省力，人们会选用省力杠杆。 认识生活中的杠杆 拓展知识 尺骨 肘关节 人体上的杠杆 拓展知识 最小动力问题 如图所示，轻质杠杆AOBC可绕O点自由转动，在A端吊着一个重为60N的物体，AO=BC=40cm，BO=30cm，要让杠杆在如图所示的位置保持静止，作用在C端最小力F1=_____N。 O A B C 最小动力 我国古代的杠杆 科学世界 课堂小结 达标检测 1.如图是古代劳动人民用桔槔汲水的简化图，请画出杠杆上A点受到的拉力F1及其力臂l1。 2.如图所示，是使用自拍杆辅助手机进行拍照的示意图，将自拍杆看作一个杠杆，请画出作用在B点的阻力F2的阻力臂l2。 达标检测 A B C D O E 3.下图的指甲刀一共有几个杠杆？各属什么类型的杠杆？分别用字母表示出来。 ABC：省力杠杆 OBD：费力杠杆 OED：费力杠杆 达标检测 4.如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，其简化示意图如图2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 J。 Lavf58.7.100 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 www.aliyun.com - Media Transcoding $$