第一节探究：杠杆的平衡条件 （ 交互动画教学课件）物理沪科版八年级全一册

沪科版 八年级全一册 第11章 简单机械 11.1 探究：杠杆的平衡条件 教学目标 1.能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验； 2.能猜想杠杆平衡条件，并能通过实验来验证猜想； 3. 知道杠杆是一种模型，并能分析生产生活中不同类别的杠杆； 4.能体会我国古代在杠杆使用方面的智慧。 教学重点难点 教学重点 教学难点 1.完成“探究杠杆的平衡条件”的实验，能猜想杠杆平衡条件，并能通过实验来验证猜想； 2.知道杠杆是一种模型；能分析生产生活中不同类别的杠杆； 1.能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验，能猜想杠杆平衡条件，并能通过实验来验证猜想； 2.知道杠杆是一种模型；能分析生产生活中不同类别的杠杆； 这句话是古希腊数学家、物理学家阿基米德提出的他在研究杠杆原理时提出了这一著名论断，用夸张的方式形象地解释了杠杆可以通过较小的力移动巨大物体的原理。这一理论至今仍是物理学中力学的基础概念之一。 新课导入 给我一个支点，我能撬动整个地球 杠 杆 观察一些工具 图展示了生活中常见的几种工具，结合实际使用过程，你能说出它们有什么共同的特点吗？ 它们的共同特点是：它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒。 探究新知 生活中将杠杆灵活组合的应用 核桃夹 指甲剪 衣服夹 镊子 筷子 钳子 6 生活中的杠杆 核桃夹 它们的共同特征是： 1.都能绕固定点转动； 2.都有力的作用； 3.都是硬棒。 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。 定义 杠杆的五要素 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） l2 l1 B F2 O F1 A F2 B O A F1 作力臂的方法 找出支点的位置 从支点作动力、阻 力作用线的垂线 确定动力、阻力作 用线 标垂足，定力臂 试一试：画出图中杠杆各力的力臂 F1 F2 l1 l2 F1 F2 l1 O l2 O F1 F2 l1 O l2 探究：杠杆的平衡条件 1.杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动。 调节平衡螺母，使杠杆在水平平衡的目的： ①便于测量力臂 ②消除杠杆自重对实验的影响 F1 F2 l1 l2 O 带有刻度的杠杆 平衡螺母 实验 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 2 3 F1 F2 l1 l2 O 多次测量：避免偶然性，得到普遍物理规律。 探究：杠杆的平衡条件 次数 动力F1 （钩码）/个 阻力F2 （钩码）/个 动力臂l1/格 阻力臂l2/格 1 2 3 4 3 4 4 3 6 4 2 3 4 2 2 4 2 2 2 2 【实验数据记录】 杠杆的平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2 【实验结论】 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 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? F1 l1 F2 l2 O 点击画面播放 若 l1 ＞ l2 ，则F1 ＜ F2 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。 若 l1 ＝ l2 ，则F1 ＝ F2 若 l1 ＜ l2 ，则F1 ＞ F2 生活中的三类杠杆 省力杠杆 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 省力杠杆 羊角锤 独轮车 瓶盖起子 切割机 钳子 O F2 F1 l1 l2 费力杠杆 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 扫把 费力杠杆 镊子 钓鱼竿 船桨 等臂杠杆 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 等臂杠杆 特点：平衡时动力臂______阻力臂，动力______阻力。 等于 等于 既不省力，也不省距离 （l 1＝l 2，F1＝F2） 杠杆 费力杠杆 省力杠杆 拓展 判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆有以下三种方法： 方法一： 1.准确地找到支点，正确分析杠杆受的力哪个是动力，哪个是阻力 2.再作出各力臂，动力臂大于阻力臂是省力杠杆；动力臂小于阻力臂是费力杠杆； 方法二：设想让杠杆绕支点转动，通过比较动力作用点和阻力作用点移动的距离来判定。动力作用点移动距离大的是省力杠杆；动力作用点移动距离小的是费力杠杆。 方法三：利用使用杠杆时的目的判定：是为了省距离还是为了省力。如利用羊角锤起钉子目的是为了省力，故是省力杠杆。 一、认识杠杆 二、力臂的画法 在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒就称为杠杆 三、杠杆的平衡条件 一找（找准支点、动力和阻力作用点） 五要素 三引（引垂线） 四、杠杆的应用 二画（画出力的作用线） 四标（标力臂——支点到垂足的距离） 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 课堂小结 1.如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（ ） A.夹起食物的筷子 B. 拔钉子的羊角锤 C. 剪铁丝的钢丝钳 D. 起瓶盖的开瓶扳手 A 课后练习 2.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。 课后练习 实验方法 3.如图甲，用铁锹铲土时，铁锹可视为杠杆，图乙是其简化图，O为支点，请在图乙中画出作用力F的力臂L 。 4.桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力的示意图，并画出动力F1的力臂L1 。 课后练习 实验方法 5.小伟在探究“杠杆的平衡条件”实验中。 （1）将杠杆的中点支在铁架台上，静止时如图所示，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向____（填“左”或“右”）调节，实验过程中使杠杆在 水平位置平衡，这样做便于_________。 （2）调节杠杆水平平衡后，在其左右两端悬挂 不同数量的钩码并调整悬挂位置，记录力与力 臂的大小 , 重复多次实验，数据记录如表 。分析实验数据得出杠杆平衡条件：___________（用字母表示 ) 。 多次实验的目的是_____________ （填“减小误差”或“寻找普遍规律”）。 课后练习 6. 小兰在海洋公园里搭乘自动扶梯。若小兰的质量为 40kg，随扶梯上升高度约为 112m，求扶梯对小兰至少做了多少功。(g取 10 N/kg) 解：扶梯对小兰竖直向上的力 F = G = mg =40 kg×10N/kg= 400 N 扶梯对小兰做的功 W = Fs = 400 N×112 m = 44800 J 所以，扶梯对小兰至少做了44800 J功。 课后练习 $