粵滬版八年級物理下冊 （探究杠桿的平衡條件）力和機械新課件(第1課時)

第六章力和機械探究杠桿的平衡條件第1課時滬粵版物理八年級下冊

1．知道什么是杠桿，能根據(jù)實物畫出杠桿示意圖。2．知道杠桿的平衡條件，會利用杠桿平衡條件解決一些簡單的問題。學(xué)習(xí)目標埃及金字塔是世界七大奇跡之一。其中法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世紀，高146.5米，相當(dāng)于40層樓高，由230萬塊重約2.5噸的大石塊疊成，最大的一塊重約16噸，全部工程歷時30余年。古埃及人用什么工具創(chuàng)造了這一奇跡？導(dǎo)入新知你知道這些工具是利用了什么原理嗎？下面我們就來學(xué)習(xí)它？1知識點杠桿及其五要素人們生產(chǎn)、生活中用到了下列的工具合作探究今天我們用塔吊建成現(xiàn)代化城市！這些工具具有什么共同特征呢？

注意：硬棒可以是直,也可以是彎曲的,即杠

桿可以是各種各樣的形狀。物理學(xué)中,把能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒,叫做杠桿。蹺蹺板及上面列舉的生產(chǎn)工具都是杠桿。1.受力的作用2.繞固定點轉(zhuǎn)動3.比較堅硬共同特征杠桿的概念定義F2阻力L1動力臂L2阻力臂動力作用線阻力作用線O支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點使杠桿轉(zhuǎn)動的力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力支點到動力作用線的距離支點到阻力作用線的距離F1動力杠桿的五要素:

一“點”——支點O（一定在杠桿上）動力F1

二“力”——

相對的阻力F2

動力臂L1

三“臂”——

阻力臂L2杠桿五要素畫杠桿力臂的方法①找點（確定支點）；②畫線（畫力的作用線，一般畫為虛線）；③作垂線段（從支點向力的作用線作垂線，垂足在力的作用線上，一般畫為虛線）；④標力臂（標垂足---直角符號、標力臂---支

點到垂足的距離）。2.

杠桿是否都是直的？1.力臂是一定在杠桿上嗎？3.

若一力作用在杠桿上，作用點不變，但

作用方向改變，力臂是否改變？答：不是。答：杠桿可以是直的，也可以是彎的。答：要改變。注意：【例1】如圖為一工人用一撬棒撬起一石頭，如果他用一向下的力，則點

是支點，如他用一向上的力，則點

是支點。(均填“A”“B”或“C”)BC【導(dǎo)引】如圖并結(jié)合生活經(jīng)驗可知，當(dāng)在A點用向下的力撬大石頭時，杠桿圍繞B點轉(zhuǎn)動，則B點是支點；當(dāng)在A點用向上的力撬大石頭時，杠桿圍繞C點轉(zhuǎn)動，則C點是支點。如何找到杠桿的支點假定杠桿轉(zhuǎn)動起來后，杠桿上不動的那一點即為支點。新知小結(jié)下列關(guān)于杠桿的說法中，錯誤的是(

)A．杠桿可以是直的，也可以是彎的B．動力使杠桿轉(zhuǎn)動，阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動C．支點可能在杠桿的端點，也可能在杠桿中間D．杠桿的長度等于動力臂和阻力臂之和1D關(guān)于力臂，下列說法正確的是(

)A．力臂一定在杠桿上B．力的作用線通過支點時，力臂為零C．從支點到力的距離叫力臂D．杠桿越長，力臂越長2B2知識點杠桿的平衡條件什么是杠桿的平衡？當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，或作緩慢地勻速轉(zhuǎn)動時，我們說杠桿平衡了。買菜唉！怎樣才使它平衡讓我們從蹺蹺板開始進行探究。合作探究蹺蹺板的簡化裝置：為了便于探究蹺蹺板怎樣才能平衡，可以對它進行簡化。

用帶有等分刻度的均質(zhì)木尺代替蹺蹺板，用鉤碼代替人。活動：探究杠桿的平衡條件F1F2oL1L2作出杠桿的五要素1.提出問題：杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？2.猜想與假設(shè)：假設(shè)一：F1+L1=F2+L2假設(shè)二：F1–L1=F2–L2假設(shè)三：F1/L1=F2/L2假設(shè)四：F1

·

L1=F2

·

L2AB3.制定計劃與設(shè)計實驗器材:杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺測量的物理量:力的大小力臂的長度(2)A、B兩圖中的杠桿處于靜止狀態(tài)，

實驗時采用哪幅圖？為什么？采用A圖。實驗時，使杠桿在水平位置平衡，便于在杠桿上直接讀出或量出力臂的大小。(1)杠桿兩端裝置兩只可調(diào)節(jié)的螺母，能起

什么作用?調(diào)節(jié)杠桿自身的平衡。實驗步驟：1.調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡。2.在杠桿的左側(cè)一個位置掛上適量的鉤碼，記錄

此位置，同時在右側(cè)掛上適量的鉤碼，移動此

鉤碼的位置使杠桿在水平位置平衡，記錄此

位置。3.改變鉤碼數(shù)量或位置，重復(fù)上面的步驟，得出

三組數(shù)據(jù)。1.在實驗前要通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠

桿在水平位置平衡。2.掛鉤碼后，不能再移動平衡螺母，只能通過移動

鉤碼的位置使杠桿平衡。3.讀數(shù)時，杠桿仍要求是處于水平平衡狀態(tài)，以便

直接讀出力臂的長度。實驗注意事項4.進行實驗與收集數(shù)據(jù)請同學(xué)們開始做實驗實驗次數(shù)F1/NL1/mF2/NL2/m1

2

3

20.1530.10

50.08100.04100.0550.10實驗數(shù)據(jù)記錄動力×動力臂＝阻力×阻力臂5.分析論證、得出結(jié)論F1·L1=F2·L2或杠桿的平衡條件：總之，杠桿的平衡條件是F1·L1=F2·L2交流與合作你的實驗結(jié)論與你的假設(shè)一致嗎?你的結(jié)論是什么?【例2】

在“探究杠桿平衡條件”的實驗中，把杠桿的中點支在支架上，杠桿靜止在圖甲所示的位置。（1）杠桿的位置如圖甲所示，此時應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母使其向

(填“左”或“右”)移動，使杠桿在水平位置平衡，實驗時施加的動力和阻力的方向都是豎直方向，這樣做的好處是

。（2）某同學(xué)做了圖乙一次實驗后就得出了“動力×動力臂=阻力×阻力臂”的結(jié)論，小明同學(xué)認為他的做法不合理，理由是

。（3）如果再在圖乙杠桿左右兩側(cè)各加掛一個鉤碼，杠桿的

端會下降。（4）利用如圖丙所示裝置進行實驗，每個鉤碼重0.5N，杠桿平衡時彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為

N。如果保持彈簧測力計拉力作用點的位置不變，把彈簧測力計沿虛線方向拉，為了保證杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)將

(填“變大”“不變”或“變小”)。左方便測量力臂一次實驗得出的結(jié)論具有偶然性左2.25變大【導(dǎo)引】（1）杠桿右端下沉，為了使它在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)；實驗前先要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，施加的動力和阻力的方向都是豎直方向，是為了便于測量力臂的長度。（2）根據(jù)一次實驗得出杠桿平衡的條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂。這種結(jié)論具有偶然性，不合理。要進行多次實驗，總結(jié)杠桿平衡條件。（3）如果再在圖乙杠桿左右兩側(cè)各加掛一個鉤碼，3G×3L＞4G×2L，所以杠桿左端下沉。（4）設(shè)一格的長度為L，杠桿在水平位置平衡，則力F2的方向豎直向下，由F1L1=F2L2得，0.5N×3×3L=F2×2L，解得，F(xiàn)2=2.25N；從丙圖中可以看出，彈簧測力計沿虛線方向拉，力臂將減小，為了保證杠桿在水平位置平衡，則作用力將變大。【答案】:（1）左；方便測量力臂（2）一次實驗得出的結(jié)論具有偶然性（3）左（4）2.25；變大利用杠桿的平衡條件公式時，動力和阻力的單位要統(tǒng)一為力的單位“N”，動力臂和阻力臂的單位要統(tǒng)一，但不一定是“m”，其他長度單位統(tǒng)一也可以。新知小結(jié)1杠桿是否平衡，決定于(

)A．動力與阻力的大小B．動力臂與阻力臂的長短C．動力與動力臂乘積和阻力與阻力臂乘積的

大小D．以上都不對C2【中考·天津】如圖所示，在處于水平平衡的杠桿A點，掛上4個鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量為50g，g取10N/kg)，若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點的力最小為(

)A．15NB．6NC．3ND．1.5ND1知識小結(jié)杠桿平衡條件概念畫杠桿力臂的方法歸納新知1.動力方向和阻力方向之間的關(guān)系：(1)若支點在杠桿的中間，兩力方向基本相同；若支點

在杠桿的一端，兩力方向應(yīng)該相反；(2)動力和阻力中，一個力使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，則另一

個力使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動。2.畫力臂的順口溜：一定點，二畫線(力的作用線)，

三作垂線段。如圖為用瓶起開啟瓶蓋的情景，請在圖中畫出該瓶起使用時動力臂、阻力、阻力臂。2易錯小結(jié)易錯點：弄錯支點位置1.如圖所示，F(xiàn)1是作用在抽水機手柄A點的動力，O為支點，請在圖中畫出F1的力臂L1，并標出阻力F2。易錯點：弄錯阻力方向2.畫出圖中各力的力臂。1課堂練習(xí)解：由題圖可知，力F為動力，車斗和泥土的總重力為阻力，L1＝1.5m，L2＝0.3m。由杠桿平衡條件得，G×L2＝F×L1，則F＝

＝200N。工人用一輛獨輪車搬運泥土。設(shè)車斗和泥土的總重力G=1000N，獨輪車各部分如圖所示，那么，工人運泥土?xí)r抬起獨輪車需要用的力F是多少？2【中考·河南】如圖所示，小華用蘋果和橘子來玩蹺蹺板。她將蘋果、橘子分別放在輕桿的左、右兩端，放手后，桿馬上轉(zhuǎn)動起來。使桿逆時針轉(zhuǎn)動的力是(

)A．蘋果的重力B．橘子的重力C．桿對橘子的支持力D．蘋果對桿的壓力3D4杠桿在我國古代就有許多巧妙的應(yīng)用，護城河上安裝的吊橋就是一個杠桿，如圖所示，它的支點是________點，動力作用點是______點，阻力是吊橋的________。BA重力【中考·聊城】如圖是一種拉桿式旅行箱的示意圖，若旅行箱內(nèi)裝滿物體且質(zhì)量分布均勻，其總重為210N，輕質(zhì)拉桿拉出的長度是箱體長度的二分之一，要使旅行箱和拉桿構(gòu)成的杠桿水平平衡，則豎直向上的拉力F為________N。5701.過去農(nóng)村用的舂米工具是一個杠桿，如圖所示是它的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定點，A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高；抬起腳，石球會落下?lián)舸虻竟?。若石球?0N，要將石球抬起，腳至少用多大豎直向下的力？(摩擦和杠桿自重均忽略不計)課后練習(xí)解：由F1L1＝F2L2得：F1×1m＝50N×0.4m，解得F1＝20N。方法規(guī)律：利用公式法解答。2.【中考·龍東】如圖所示的杠桿(自重和摩擦不計)，O為支點，A處掛一重為100N的物體，為保證杠桿在水平方向平衡，在中點B處沿________(填“F1”“F2”或“F3”)方向施加一個最小的力為________N。F2200點撥：動力要最小，動力臂要最長，如圖所示，力F2垂直于杠桿向上，動力臂最長，為OB。此時有F2×OB＝G×OA，則F2＝G×＝100N×＝200N。3.【中考·宿遷】如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，作出所掛重物重力的示意圖和在杠桿上A點所加最小作用力F的示意圖。點撥：動力F最小時，其力臂最長，則OA為力臂最長；力和力臂是垂直關(guān)系，故在A點作OA的垂線，方向向上，即為最小動力F。重物受到的重力的方向是豎直向下的，如圖所示。4.【中考·自貢】如圖所示的杠桿正處于水平平衡，若在杠桿兩邊的鉤碼下再掛一個鉤碼(鉤碼的質(zhì)量都相同)，杠桿將(

)A．還繼續(xù)處于水平平衡B．右端上升，左端下降C．右端下降，左端上升D．無法確定杠桿的運動狀態(tài)C點撥：原來杠桿處于平衡狀態(tài)，在杠桿兩邊加上相同的鉤碼后，杠桿是否平衡應(yīng)由增加的力和力臂的乘積來判定。設(shè)每個鉤碼的質(zhì)量為m，左側(cè)力臂為L左，由杠桿的平衡條件可得：3mgL左＝2mgL右，解得：L右＝

L左；兩端各增加一個鉤碼后，左端力和力臂的乘積為4mgL左，右端力和力臂的乘積為3mg×L左＝4.5mgL左，則右端力和力臂的乘積大，所以杠桿右端下降，左端上升，故A、B、D錯誤，C正確。故選C。5.【中考·棗莊】如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，如果將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離，下列判斷正確的是(

)A．杠桿仍能平衡B．杠桿不能平衡，右端下沉C．杠桿不能平衡，左端下沉D．無法判斷C方法規(guī)律：運用特殊值法解答。開始杠桿平衡，設(shè)有1N×3cm＝3N×1cm；再設(shè)A和B同時向支點靠近1cm，則左邊為1N×2cm＝2N·cm，右邊為3N×0cm＝0N·cm，2N·cm>0N·cm，故杠桿左端下沉。6.【中考·玉林】如圖所示，重力為G的均勻木棒豎直懸于O點，在其下端施一始終垂直于棒的拉力F，讓棒緩慢轉(zhuǎn)到圖中虛線所示位置。在轉(zhuǎn)動的過程中(

)A．動力臂逐漸變大B．阻力臂逐漸變大C．動力F保持不變