第1課時(shí)杠桿及其平衡條件

杠桿第1節(jié)第十二章

簡(jiǎn)單機(jī)械觀察與思考有什么能反敗為勝的辦法呢？活動(dòng)：掰手腕比賽比比看，誰(shuí)的力氣大？一、杠桿這些工具在使用時(shí)有什么共同點(diǎn)？共同特點(diǎn)：受力時(shí)幾乎不發(fā)生形變受到力的作用繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿：在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，叫做杠桿。思考：杠桿都是直的嗎？OF1F2支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O。動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。思考：你能找出以下杠桿的支點(diǎn)嗎？思考：我們用桿秤秤?xùn)|西的時(shí)候，一般在什么時(shí)候讀數(shù)？杠桿的平衡狀態(tài)：當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)在你能使桿秤保持平衡嗎？請(qǐng)指出此時(shí)支點(diǎn)、動(dòng)力與阻力。OF1F2F1’F1”交流與討論：1.往秤上繼續(xù)添加重物會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2.如何繼續(xù)保持平衡呢？上面的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？3.此時(shí)去掉秤砣，改用測(cè)力計(jì)拉住繩子提供動(dòng)力，逐漸傾斜，你觀察到了什么？OF1F2F1’F1”力臂：從支點(diǎn)到力的作用線的距離，叫做力臂。l1l2OF1F2動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離l1。阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離l2。Ol1F1F2方法總結(jié)l21.找到支點(diǎn)的位置3.過(guò)支點(diǎn)向力的作用線作垂線2.沿著力的方向畫(huà)出力的作用線4.加括號(hào)和標(biāo)出符號(hào)思考：你能畫(huà)出下面杠桿的力臂嗎？二、杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)器材：杠桿尺(帶刻度)、鉤碼、鐵架臺(tái)杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在怎樣的關(guān)系？提出問(wèn)題：要使杠桿在什么位置平衡？為什么？如何得到動(dòng)力和阻力？如何改變動(dòng)力和阻力？如何改變動(dòng)力臂和阻力臂？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：1.調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)保持水平靜止。2.在杠桿兩端分別掛上不同數(shù)量的鉤碼。移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿再次在水平位置平衡。測(cè)出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1，阻力臂l2。3.改變力和力臂的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N阻力F2

/N動(dòng)力臂l1/m阻力臂l2/m123……實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂(F1·l1=F2·l2)

實(shí)驗(yàn)記錄：思考：阿基米德理論上能做到嗎？給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬起整個(gè)地球?！⒒椎滤伎迹耗阒乐澳俏煌瑢W(xué)反敗為勝的原理嗎？對(duì)力氣小的同學(xué)來(lái)說(shuō)：手放在桌面上，肘部和桌面接觸的地方相當(dāng)于是支點(diǎn)，手掌受到的力為阻力(不變)，肘部到手掌的距離為阻力臂。當(dāng)力氣大的同學(xué)握住力氣小的同學(xué)的手臂時(shí)進(jìn)行比賽，其阻力臂相比之前減小了。一位物理老師利用杠桿定理，僅用小小的彈簧測(cè)力計(jì)就測(cè)出了一頭大象的質(zhì)量(如右圖)。測(cè)量是利用了一根長(zhǎng)度為10m的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定點(diǎn)O為支點(diǎn)。彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F1為200N。測(cè)得動(dòng)力臂l1為9m，阻力臂l2為6cm。若不計(jì)槽鋼和鐵籠的質(zhì)量，請(qǐng)你估算大象的質(zhì)量。(g取10N/kg)例題解：由F1l1＝F2l2得：F2===3×104NF1l1l2200N×9m0.06mm====3×103kg=3tF2g10N/kg3×104NGg杠桿及其平衡條件杠桿在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，叫做杠桿支點(diǎn)(O)動(dòng)力(F1)阻力(F2)動(dòng)力臂(l1)阻力臂(l2)杠桿的五要素杠桿的平衡條件F1l1=F2l21.如圖所示，用瓶起子開(kāi)啟瓶蓋時(shí)可以抽象為一個(gè)杠桿，如果不計(jì)自重，在圖中，能正確表示瓶起子工作示意圖的是（）ABCDB2.如圖所示，杠桿處于水平位置平衡。若將兩邊所掛的鉤碼各減去一個(gè)，杠桿將（）A.仍繼續(xù)保持水平平衡 B.右端上升，左端下降 C.右端下降，左端上升 D.無(wú)法確定杠桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C3.如圖所示，輕桿AB可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在A點(diǎn)用細(xì)線懸掛一重物，在B點(diǎn)施加一豎直向下的動(dòng)力，使杠桿在水平位置保持平衡?，F(xiàn)將動(dòng)力的方向改為沿虛線方向，若仍使杠桿在水平位置保持平衡，則（）A.動(dòng)力臂增大，動(dòng)力增大B.動(dòng)力臂增大，動(dòng)力減小C.動(dòng)力臂減小，動(dòng)力減小D.動(dòng)力臂減小，動(dòng)力增大D4.活塞式抽水機(jī)是農(nóng)村經(jīng)常使用的取水設(shè)備，圖中AOB部分工作時(shí)可以看做杠桿，請(qǐng)你畫(huà)出F1的力臂。l15.在一些建設(shè)施工工地上，可以看見(jiàn)各種大型的起重機(jī)。如圖所示是一種起重機(jī)的簡(jiǎn)易圖，為了保證起重機(jī)在起重時(shí)不會(huì)翻倒，起重機(jī)右邊配有一個(gè)重物M?，F(xiàn)測(cè)得重物M的質(zhì)量為4t，AB為10m，BC為4m，CD為1m。(g取10N/kg)問(wèn)：該起重機(jī)可起吊的最大物重為多少？(起重機(jī)本身的重不計(jì))解：由圖可知B為支點(diǎn)，右側(cè)的重物重力為：GM＝mg，力臂為：lBD＝4m+1m＝5m；設(shè)吊起的物體重力為G，對(duì)應(yīng)的力臂為：lBA＝10m。由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2得：GM×lBD＝G×lBA則該起重機(jī)可起吊的最大物重為：m