沪粤版八年级物理下册教案与典例解读：6.5探究杠杆的平衡条件

6．5　探究杠杆的平衡条件 知识与技能 1．知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆示意图． 2．知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题． 过程与方法 通过实验探究杠杆的平衡条件，初步领会从具体到抽象的方法． 情感态度与价值观 通过了解杠杆在实际中的应用，体会到物理知识是有用的，培养学生对科学的兴趣． 重点 杠杆平衡条件，经历探究杠杆平衡条件的过程并运用它分析有关问题． 难点 力臂的概念和画法． 一、引入新课 创设情景引入课题，展示生活中的各种杠杆的应用． 二、新课教学 (一)探究跷跷板中的道理 1．提出问题 看图6－37问题：跷跷板为什么能上下转动？ 跷跷板为什么能平衡？ 跷跷板受到哪些力的作用？ 怎样才能使跷跷板保持水平平衡状态？ 2．设计方案 【讲解】为了便于探究跷跷板怎样才能成水平状态，我们可采取转换法．用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代替人进行实验研究． 每2人一组实验，要求讨论如何设计这个实验． 设计如下： (1)将杠杆挂在铁架台上，观察是否在水平位置平衡(静止)；若不是，可调节平衡螺母，使之水平平衡． 此处可提问：为什么要使杠杆在水平位置平衡？若学生回答不出，可要求课后思考． (2)在杠杆支点的左边挂一定量的钩码，在支点右边也挂上钩码，直至杠杆平衡为止． (3)重复多做几次平衡实验，得到不同数据． (4)将数据记录下来，分析得出结论． 3．进行实验 开始实验，完成探究任务． 老师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，让学生自己去分析、解决问题． 完成实验后，任意选择五组，请组中做记录的学生将结果投影到屏幕上． 将五组中的实验数据任意各取一组填入表格中，讨论可得到什么结论(杠杆平衡的条件)． 教师可提出各种猜想，加减乘除关系都可． 可能有学生得到其他关系式，但不适合所有数据，因此它不是杠杆平衡条件． 4．分析论证 【讲解】杠杆中有几个重要的概念：杠杆绕着转动的点叫做支点，从支点到力作用线的距离L1和L2叫做力臂；动力的力臂叫动力臂；阻力的力臂叫阻力臂；杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态，叫做平衡． 杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2 对公式进行变形可以得到比例式，它的含义是：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一． 5．拓展与练习 (1)画出下图中F′和F″的力臂，并比较杠杆平衡时F′、F″的大小． (2)下图所示杠杆，OA长20 cm，AB长60 cm，现在A处挂一重200 N的物体，若使B处的弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的方向怎样？弹簧测力计的示数是多少？ (3)如图6－37中大人重750 N，小女孩重250 N，当大人离跷跷板的转轴0.5 m时，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？ 典例解读 【例1】如图所示，杠杆挂上钩码时恰好平衡，每个钩码的质量均相等．在下列各种情况下杠杆还能保持平衡的是(　　) A．左、右钩码各向支点移一格 B．左、右钩码各减少一个 C．左、右钩码各增加一个 D．左、右钩码各减少一半 【解析】设一个钩码质量为m，一个小格的长度为L. 【答案】D 【例2】用如图所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验． (1)实验开始时，杠杆的位置如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向______(填“左”或“右”)移动． (2)如图乙所示，在左侧刻度线“2”处挂2个钩码．在右侧刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为F1，将弹簧测力计斜向左拉，杠杆在水平位时平衡时，其示数F2______F1；再将弹簧测力计斜向右拉，杠杆在水平位置平衡时，其示数F3______F1.(两空均填“＞”“＝”或“＜”) (3)得到实验结论后，利用图乙所示的装置，只借助杠杆上的刻度线，右侧只使用弹簧测力计，左侧只悬挂重物，若弹簧测力计的量程是0～2.5 N，当杠杆在水平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物最重可达______N. 【解析】(1)探究杠杆的平衡条件时，要先使杠杆在水平位置平衡，调节方法：哪边高，平衡螺母向哪边调．(2)竖直向下拉弹簧测力计时，拉力的力臂为4(格)，若弹簧测力计向左倾斜拉，则拉力的力臂会变小，故F2＞F1；若弹簧测力计向右倾斜拉，则拉力的力臂也会变小，故F3＞F1.(3)若要悬挂的重物最重，则应把重物挂在左侧刻度线“1”处，使阻力臂最小，将弹簧测力计挂在右侧刻度线“5”处，使动力臂最大，根据杠杆的平衡条件F1·L1＝F2·L2可得2.5 N×5＝G×1，所以G＝12.5 N. 【答案】(1)右　(2)＞；＞　(3)12.5 (二)生活中的杠杆 【引入】阿基米德有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球．” 【设疑】阿基米德说这句话的根据是什么？你认为这可能吗？ 阿基米德用来撬动