第1节　杠杆（培优教学课件）物理新教材人教版八年级下册

该初中物理课件聚焦杠杆的定义、五要素、平衡条件及应用，以阿基米德“撬动地球”名言导入，通过生活实例归纳杠杆共同特点，构建“定义-五要素-平衡条件-应用”的学习支架，衔接紧密。 其亮点在于融入高质量视频资源辅助教学，实验探究环节通过控制变量法设计、数据表格分析等培养科学探究与科学思维能力，结合古代杠杆工具体现科学态度。助力学生深化物理观念，教师可直接取用丰富资源提升教学效率。

物理八年级下册•人教版 第十二章 简单机械 第1节 　杠杆 致：老师同学 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约48MB ppt共有41张、3段视频，可根据需要选择点播 …………………………………………………………………………… 2. 视频资源： ①演示视频—《课堂引入》 ②实验视频—《探究杠杆的平衡条件》 …………………………………………………………………………… 3. 免责追责：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。 新课导入 单手提车，也许你也可以！ 哲学家、数学家、物理学家—— 阿基米德曾说过这样的豪言壮语：“给我一个立足点和一根足够长的棒，我可以撬动地球”。 你认为他的愿望能实现吗？ 学习目标 物理观念 1. 知道什么是杠杆，学会准确找出杠杆上的五要素。 2. 知道杠杆的平衡条件，能利用杠杆的平衡条件进行相关。 科学思维 能根据杠杆的平衡条件，对生产生活中的杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。 实验探究 探究杠杆的平衡条件实验，能够讨论设计出实验方案，通过实验收集数据并对数据进行处理，总结归纳出杠杆的平衡条件，经历科学探究过程，提升科学探究能力。 科学态度与责任 通过探究杠杆的平衡条件，使学生勇于并乐于参与科学探究，增进交流与合作的意识，加强学生之间的相互协作精神。 重点难点 教学重点 1.探究杠杆的平衡条； 2.能对生活中的杠杆进行分。 科学难点 画杠杆的力臂 学习内容 01 02 机械能及其转化 水能和风能的利用 第1节 杠杆 一、杠杆 一、杠杆 下列情景中，你认为这些机械有什么共同特点呢？ 讨论交流 跷跷板 开瓶器 羊角锤拔钉子 受到力的作用、能绕某一点转动、是一根硬棒。 一、杠杆 1. 杠杆 （1）定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。 F2 F1 固定点O 固定点O F1 F2 “硬”的含义是指不考虑发生形变的理想情况，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。 “硬棒”和“能绕着固定点转动”是杠杆的两个关键特征。 一、杠杆 （2）杠杆的五要素 支点 杠杆可以绕其转动的点 (O点) 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O到动力F1作用线的距离 (l1) 阻力臂 从支点O到阻力F2作用线的距离(l2) O F1 F2 l1 l2 一、杠杆 O F1 F2 l1 l2 ①确定支点：找出杠杆绕着转动的固定点O； ②画力的作用线：画出动力F1和阻力F2的示意图； ③画力臂：从支点O向力的作用线作垂线，用两端带有箭头的直线表示力臂，并用符号l1和l2分别标注动力臂和阻力臂。 （2）杠杆的示意图作图方法 “力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。 第1节 杠杆 二、杠杆的平衡条件 二、杠杆的平衡条件 1. 杠杆平衡 当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。 我们用天平称量物体质量时，当天平处于水平位置静止时，我们就认为天平平衡了。 杠杆在满足什么条件时才会平衡? 二、杠杆的平衡条件 2. 实验：杠杆的平衡条件 实验问题： ①为了方便测量力臂，应让杠杆在什么位置平衡? 　　让杠杆在水平位置平衡，既可以直接从杠杆刻度读取力臂，又能消除杠杆自身重力对实验的干扰。 O F1 l1 l2 F2 二、杠杆的平衡条件 ②需要记录哪些数据?如何设计实验数据表格? 　　需记录动力F1​、动力臂l1、阻力F2、阻力臂l2，建议设计包含 “动力×动力臂”“阻力×阻力臂”列的表格，便于后续分析数据。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 动力×动力臂F1l1/N·cm 阻力×阻力臂F2l2/N·cm 1 2 3 4 5 二、杠杆的平衡条件 ③如何测量动力和动力臂、阻力和阻力臂?需要哪些器材? 　　用弹簧测力计测动力和阻力， 从带刻度杠杆上直接读取力臂长度；所需器材为杠杆、铁架台、钩码、弹簧测力计，刻度尺可作为辅助测量工具。 二、杠杆的平衡条件 ④如何进行多次实验? 　　可通过改变钩码的数量和悬挂位置，或者改变弹簧测力计的拉力方向和作用点来完成多次实验，以此避免结论偶然性，让实验结论更具普遍性。 二、杠杆的平衡条件 实验思路：利用控制变量法探究杠杆平衡条 ①固定一侧变量：保持杠杆左侧的阻力 (F₂)和阻力臂 (L₂) 不变，改变右侧动力 (F₁)和动力臂 (L₁)，观察杠杆平衡状态。 ②反向固定变量：保持杠杆右侧的动力 (F₁) 和动力臂 (L₁)不变，改变左侧的阻力 (F₂)和 阻力臂 (L₂)，再观察平衡状态。 ③综合分析：通过多次实验收集数据，推导 动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物理量之间的数学关系（杠杆平衡条件）。 二、杠杆的平衡条件 实验过程： ①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。 ②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。 将所测的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2的数据填入表格中。 二、杠杆的平衡条件 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，把数值填入表格。 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，把数值填入表格。 二、杠杆的平衡条件 二、杠杆的平衡条件 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 动力×动力臂F1l1/N·cm 阻力×阻力臂F2l2/N·cm 1 2 3 4 实验数据： 3 4 4 3 6 4 2 3 4 2 2 4 2 2 2 2 12 12 12 12 8 8 4 4 实验结论： 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F₁l₁ = F₂l₂。 二、杠杆的平衡条件 交流与讨论： 1. 调节平衡螺母，使杠杆水平平衡，这样做的目的是？ ①使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响； ②是便于直接读出力臂。 2. 在实验前和实验过程中，该如何要调节杠杆在水平位置平衡？ 根据“左偏右调，右偏左调”原则，在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。 二、杠杆的平衡条件 3. 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。 仔细观察下图所示的杠杆（动力和阻力位于支点同一侧），它与上面实验中研究的杠杆有什么不同？ ①力的方向必须相反：‌当动力和阻力作用在支点‌同侧‌时，为产生反向力矩以实现平衡，两力方向必须‌相反‌。相比之下，支点‌两侧‌的杠杆，两力方向通常‌相同‌，也能通过力臂方向差异实现力矩平衡。 ‌②力臂作图易错，关键在“作用线延长”：‌ 力臂是‌支点到力的作用线的垂直距离‌，不是 支点到作用点的连线。必须将力的作用线用‌ 虚线延长‌，再从支点作垂线，确定垂足和力臂。 ③‌杠杆平衡条件不变：F1L1 = F2L2‌ F2 F1 l1 l2 二、杠杆的平衡条件 3. 杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F1 L1=F2 L2 要使杠杆平衡，需满足以下条件： 作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比。 变形式: 二、杠杆的平衡条件 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。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。 二、杠杆的平衡条件 解：由杠杆的平衡条件可得：F1•l1=F2•l2 则大象的重力 G=F2=F1l1/l2=200N×6m×0.04m=3×104N 由G=mg可得大象的质量 m=G/g=3×104N/10N/kg=3×103kg=3t 答：大象的质量为3t。 二、杠杆的平衡条件 　　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？ 讨论交流 测量轻物体时，应使弹簧测力计的力臂‌远小于‌被测物体的力臂，以增大测力计示数，提高测量精度。 ①将轻物体挂在‌较长的力臂端‌（增大L2） ②将弹簧测力计作用在‌较短的力臂端‌‌（减小L1） ③此时根据公式　　　 由于 L2 > L1，弹簧测力计的拉力F1会被“放大”，读数更显著，从而‌提高测量的精确度和可读性‌。 第1节 杠杆 三、生活中的杠杆 三、生活中的杠杆 1. 生活中的杠杆 （1）等臂杠杆 F1 F2 l1 l2 O 动力臂等于阻力臂的杠杆。 F1l1＝F2l2，l1＝l2 F1＝F2 不省力也不费力，不省距离也不费距离。 三、生活中的杠杆 （2）省力杠杆 动力臂大于阻力臂的杠杆。 F1l1＝F2l2，l1＞l2 F1＜F2 省力，费距离。 O F1 F2 l1 l2 三、生活中的杠杆 （3）费力杠杆 动力臂小于阻力臂的杠杆。 F1l1＝F2l2，l1＜l2 F1＞F2 费力，省距离。 O l2 F1 F2 l1 三、生活中的杠杆 2. 我国古代的杠杆 在古代，我国人民就善于在生产和生活中利用各种各样的杠杆。 桔槔：古代的取水工具。人们在井边竖一根立木，或就地利用树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石块，另一端系绳和水桶。不取水时，石头位置较低；当要取水时，人借助体重向下用力将横木系水桶的一端往下拉，另一端大右块的位置则上升。当水桶装满水后，就让另一端的大石块下降，通过杠杆的作用将水桶提升。 因此，使用这种提水工具时可以减轻劳动强度。 三、生活中的杠杆 踏碓：古代的舂米工具、由杵臼演变而来，‌也运用了杠杆原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端装一块大石头，用脚连续踩踏木杠的另一端，石头就连续起落，去掉石白中稻谷的皮。 水碓：水碓的原动轮是一个大型卧式水轮，轮的轴上装有一排互相错开的拨板，用以拨动碓杆，碓杆的一端装有碓头，水轮转动时，就使几个碓头相继舂米。它不仅用于粮食加工，还用于舂碎香料、陶土等。 四、课堂总结 杠杆 杠杆 杠杆的平衡条件 定义 在力的作用下，绕杆上固定点转动的硬棒。 五要素 支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 杠杆的示意图 杠杆平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止。 杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 生活中的杠杆 等臂杠杆 省力杠杆 费力杠杆 l1=l2，不省力，不省距离。 l1＞l2，省力，不省距离。 l1＜l2，费力，省距离。 1. 关于杠杆，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆一定是一根直的硬棒 B．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置 C．作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力方向相反 D．力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上 D 五、练习与应用 【解析】解：A、杠杆的形状不是固定的，例如滑轮、剪刀、筷子等都是杠杆，故A错误； B、支点指杠杆在转动过程中固定不变的点，不一定在杠杆的中间位置，故B错误； C、当支点位于一侧时，动力和阻力的方向相反，当支点位于中间时，动力和阻力方向相同，故C错误； D、力臂不一定是杠杆的长度，力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上，故D正确。 故选：D。 五、练习与应用 2. 如图所示是一种指甲刀的结构示意图，下列说法正确的是（　　） A．ABC是一个费力杠杆 B．D处刀刃较薄，可以增大压力 C．杠杆ABC上有粗糙的花纹，可以减小摩擦 D．指甲刀有三个杠杆，一个省力杠杆，两个 费力杠杆 D 五、练习与应用 【解析】解：A、对于ABC，在使用时，它的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A错误； B、在相同的压力下，D处刀刃较薄，受力面积小，产生的压强大，压力的作用效果明显，并不是压力增大了，故B错误； C、杠杆ABC上有粗糙的花纹，增大接触面的粗糙程度，可以增大摩擦，故C错误； D、指甲刀中有三个杠杆：ABC、OBD、0ED，其中ABC是省力杠杆，其它两个都是费力杠杆，故D正确。 故选：D。 五、练习与应用 4. 如图的四种工具在正确使用过程中，属于费力杠杆的是（　　） C 五、练习与应用 【解析】解：A、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆； B、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆； C、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆； D、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆。 故选：C。 五、练习与应用 5. 如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调好的杠杆在水平位置平衡，应在B处悬挂的钩码的个数是（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．6个 D 五、练习与应用 【解析】解：设每个钩码的重力是G，杠杆每格的长度是L， 由图示可知，动力F动=4G， 动力臂L动=3L，阻力臂L阻=2L， 由杠杆平衡条件得：F动×L动=F阻×L阻， 即4G×3L=F阻×2L， 解得F阻=6G， 则在B处应挂6个钩码。 故选：D。 五、练习与应用 1．如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB。线段_____（选填“OA”或“AC”）表示力F的力臂。 六、提升训练 OA 【解析】解：从支点到力的作用线的距离为力臂，由图可知，OA是从支点到力F作用线的距离，所以线段OA表示力F的力臂。 故答案为：OA。 2．如图所示为赛艇比赛时的情景，此时船桨可看作一个杠杆，F1为动力，F2为阻力，则下列选项中船桨模型合理的是（　　） 六、提升训练 D 六、提升训练 【解析】解：如题图所示，船桨与船的接触点为支点O，手与桨上端的接触点为动力作用点，水与桨下端接触点为阻力作用点，比赛时，运动员的手给桨一个向下的作用力，即为动力F1，桨抬起，水给桨下端一个向下的作用力，即为阻力F2，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．公元前388年的《墨经》记载的杠杆原理，比阿基米德在《论平面图形的平衡》中提出的杠杆原理还早两百多年。墨子将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列图中的杠杆属于“本短标长”的是（　　） 六、提升训练 B 六、提升训练 【解析】解：根据题意可知，“本短标长”是指动力臂长，阻力臂短，属于省力杠杆； A．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误； B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确； C．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误； D．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误。 故选：B。 4．在杠杆上的A点挂一重物，在B点对杠杆施加一个最小的力，使杠杆平衡在如图所示的位置。试画出这个力的示意图。 六、提升训练 【解析】解：根据杠杆平衡条件，要想动力最小，动力臂就要最大，因为支点是O点，在B点对杠杆施加一个最小的力，则最长力臂为OB。所以连接OB，过点B作垂直于OB的有向线段，即为最小力的示意图，要使杠杆平衡，其方向应该向下，如图所示： F $