11.1 探究：杠杆的平衡条件 课件-2025-2026学年物理沪科版八年级全一册

该初中物理课件围绕杠杆的平衡条件展开，涵盖杠杆定义、五要素、力臂画法、平衡条件实验及杠杆应用分类，通过生活工具和古代杠杆案例导入，搭建从具体到抽象的学习支架，衔接知识点脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，完整呈现实验提出问题、猜想假设、设计验证及反思过程，结合力臂画法步骤与案例分析培养科学思维，融入杆秤历史与现代测量工具体现科学态度，含视频资源。助力学生建立物理观念，教师可高效开展探究教学。

第十一章 简单机械 第1课时　杠杆及其平衡条件 第1节 探究：杠杆的平衡条件 学有鸿鹄志 展翅任翱翔 1 探究新知 探究点1 认识杠杆 以下是生活中常见的几种工具： 剪刀 天平 核桃钳 结合实际使用过程，它们有什么共同的特点吗? 它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒 筷子 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。 定义 1 ①有力的作用 ②能绕着固定点转动 ③不易发生形变的硬棒 (点击播放) 硬棒不一定是直棒，也可以是弯的或其他形状，如剪刀、羊角锤等。 特点 2 人们用棒撬动石头时，经常用图中的方式，这就利用了杠杆的原理。 固定点 F 硬棒 杠杆的五要素 3 支点 A O B 动力（F1） 阻力（F2） 动力臂（l1） 阻力臂（l2） 支点：杠杆绕着转动的固定点（ O ） 动力：使杠杆转动的力（F1） 阻力：阻碍杠杆转动的力（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） 动力：使杠杆转动的力（F1） 支点：杠杆绕着转动的固定点（O） 阻力：阻碍杠杆转动的力（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） ①力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离； ②力臂不一定在杠杆上； ③若力的作用线过支点，则力臂为零。 ①找支点； ②找力的作用线，即过力的作用点沿力的方向（或反方向）画一条直线； ③过支点作力的作用线的垂线段，标上垂足； ④用大括号或反向箭头标出支点到垂足间的线段，标字母l1或l2，该线段就是力臂. 力臂的 表示方法 O F动 F阻 l动 l阻 力臂的画法 4 如图所示，是一个Z形杠杆，请在图中画出力F对支点O的力臂l。 l 案例分析 F1 F2 l1 l2 F1 F2 l1 O l2 O 探究点2 杠杆的平衡条件 杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。 什么情况下才能使杠杆平衡呢？ 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？ 杠杆的平衡条件 【提出问题】 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？ 【猜想假设】 假设一：= 假设二： F1 · l1=F2 · l2 【实验目的】 1.探究杠杆的平衡条件。 2.学习如何分析实验数据来验证猜想 ······ 探究实验 杠杆、铁架台、钩码等。 【实验器材】 【实验设计】 利用下图的实验装置，通过改变支点两边悬挂钩码的个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系。 所挂钩码不宜过多。小心操作，避免钩码摔落造成物品损坏。 1.为什么支点要在杠杆的中点? 3.挂钩码后，还可以调节平衡螺母吗? 2.实验前为什么要调节杠杆两端平衡螺母? 4.挂钩码后，为什么要调节杠杆在水平位置平衡? 思 考 1.按图装配实验装置。在挂上钩码前调节杠杆两端的螺母，将杠杆调节至水平位置平衡。 实验步骤 2.在杠杆支点两侧悬挂不同个数的钩码，它们对杠杆的作用力分别作为动力F1、阻力F2。移动钩码的悬挂位置，使杠杆在水平位置重新平衡，在自己设计的记录表中记录 此时杠杆两侧所受作用力的大小、动力臂l1和阻力臂l2 。 3.改变动力F1和动力臂l1的大小，重复实验，并将数值记录在记录表中。 【实验数据】 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 1 0.05 0.5 0.1 2 0.5 0.2 1 0.1 3 1 0.15 1.5 0.1 【分析论证】 求出每次实验中力与力臂的乘积， 第1次实验： ___________________________________ 第2次实验： ___________________________________ 第3次实验： ___________________________________ F1 l1 =1.0N×0.05m=0.5 N×0.1m= F2 l2 F1 l1 =0.5N×0.2m=1.0 N×0.1 m= F2 l2 F1 l1 =1.0N×0.15m=1.5N×0.1m= F2 l2 【实验结论】 杠杆的平衡条件为: 动力×动力臂=阻力×阻力臂 即 F1 l1 = F2 l2. 即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。 【反思交流】 1. 实验结论与猜想是否有差异? 结论是否可靠？还有进一步的改进措施吗? 实验结论与猜想是相符合的。为使结论更加可靠，进一步改进的措施有： (1)仔细调整，使每次实验时杠杆都在水平位置平衡； (2)细心测量每个钩码的质量，看与其标明的质量是否一致； (3)可以多测几组实验数据，避免实验的偶然性。 2.实验中，如果杠杆不在水平位置平衡，动力臂和阻力臂能否直接从杠杆上读出? 为什么? 实验中，如果杠杆不在水平位置平衡，那么动力臂与阻力臂都不在杠杆上，因此不能直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂。 【反思交流】 如图是小兰探究“杠杆平衡条件”的实验装置。关于此实验，下列说法错误的是( ) A.实验过程中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测量力臂 B.多次实验是为了避免偶然性，得到普遍规律 C.要使杠杆在图示位置平衡，需要在B点挂4个相同的钩码 D.为了保持杠杆在水平位置平衡，在B点 施加力的方向由①位置到②位置的过程中， 所需施加的力大小不变 D 案例分析 D I S 实 验 室 用力传感器探究杠杆的平衡条件 按图装配实验装置。先调节杠杆水平，在杠杆一侧悬挂钩码，另一侧连接传感器并使杠杆保持水平，记录此时杠杆两 侧所受作用力的大小及动力臂 和阻力臂。 改变钩码或传感器到杠杆支点的距离，重复进行实验。分析杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、 阻力臂之间的关系，总结杠杆的平衡条件。 杆 秤 杆秤是中国古代的一大发明，秤锤、秤杆分别叫“权”和“衡”，寓意做任何事情都要权衡轻重。杆秤作为称量质量的工具， 使用已经超过2000年，其工作原理 正是杠杆平衡条件。 拓展延伸 杆秤的设计与制作涉及杆秤的发展历史、制作工艺、材料选择以及定标的数值计算等知识。请大家查阅并整理资料，了解杆秤的发展历程及对社会发展的贡献；设计并制作一把兼具艺术性和实用性的杆秤。 随着科学技术的发展，测量质量的工具也在不断发展，杆秤已慢慢淡出了我们的生活。但是，物理天平、分析天平、超微量天平、电子汽车秤、电子吊秤等测量物体质量的工具却依然在我们生活中发挥着重要作用。请了解这些“新”工具，谈谈它们都“新”在哪儿? 课堂小结 五要素 平衡条件 杠 杆 定义 动力×动力臂=阻力×阻力臂 即 F1 l1 = F2 l2. 支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒 随堂检测 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 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 A B O （　　） O F1 F2 O 3．画出图中杠杆各力的力臂。 F1 F2 l1 l2 l1 l2 4.找出下图中动力和阻力，并画出杠杆力臂。 O F1 F2 l1 l2 B A O F O B A 图1 图2 5.请画出下图中杠杆的力臂。 l1 l2 l1 l2 第十一章 简单机械 第2课时 杠杆的应用 第1节 探究：杠杆的平衡条件 学有鸿鹄志 展翅任翱翔 39 导入新课 我国古代早就有了许多巧妙应用杠杆的事例。 用碓舂米 桔槔汲水 点击画面播放 如今，我们在生产生活中仍大量使用杠杆。 钓鱼竿 用钉锤撬钉子 跷跷板 对图中的这些杠杆的五要素进行分析，你发现了什么？ O F1 F2 l2 l1 O F2 F1 l1 l2 F1 l1 F2 l2 O 你能否根据杠杆的平衡条件，比较简便地判断出一个杠杆是省力还是费力? 探究新知 探究点1 杠杆的分类 省力杠杆 1 注意观察，分析瓶盖起子、木棍的使用情况，看它们的动力臂与阻力臂大小是什么关系。 O F1 F2 l2 l1 特点：省力但费距离 应用：杆秤、羊角锤撬钉子等 l1 l2 ＞ 因为动力臂＞阻力臂 F2 F1 ＜ 所以动力＜阻力 由F1 l1=F2 l2可知 费力杠杆 2 注意观察，分析钓鱼竿、筷子的使用情况，看它们的动力臂与阻力臂大小是什么关系。 O F2 F1 l1 l2 特点：费力但省距离 应用：镊子、钓鱼竿等 l1 l2 ＜ 因为动力臂＜阻力臂 F2 F1 ＞ 所以动力＞阻力 由F1 l1=F2 l2可知 等臂杠杆 3 等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，不省力也不省距离。 等臂杠杆最重要的应用是天平。 托盘天平 O F1 F2 l2 l1 特点： 既不省力又不省距离 应用：托盘天平等 l1 l2 ＝ 因为动力臂＝阻力臂 F2 F1 ＝ 所以动力＝阻力 由F1 l1=F2 l2可知 人体的杠杆 拓展延伸 探究点2 杠杆的最小力问题 (1)作用在杠杆上力的大小，可以根据杠杆平衡条件进行判断：由F1l1＝F2l2得，动力F1＝，动力臂l1越长，动力F1越小。 (2)画杠杆“最小力”的技巧： ①连线，连接支点与动力作用点（或离支点最远的点）； ②作垂线，作连线的垂线；③标方向，确定力的方向。 课堂小结 杠杆类型 特点 优点 缺点 应用 省力杠杆 l1>l2，F1<F2 (动力<阻力) 省力 费距离 羊角锤、瓶盖起子、撬棒 杠杆的分类与应用 杠杆类型 特点 优点 缺点 应用 费力杠杆 l1<l2，F1>F2 (动力>阻力) 省距离 费力 钓鱼竿、 筷子、 缝纫机踏板 等臂杠杆 l1＝l2，F1＝F2 (动力＝阻力) 既不省力也不省距离 天平 1．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 随堂检测 2．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 O F F 3．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＝60 cm、AB＝80 cm、OC＝15 cm，当小明在C点用脚给杠杆施加20 N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？ 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，20 N×15 cm＝F2×80 cm， 解得，F2＝3.75N。 D F1 $