探究杠杆的平衡条件(沪粤版).ppt

6.5 探究杠杆的平衡条件,金字塔,埃及金字塔是世界七大奇迹之一。其中法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高146.5米，相当于40层楼高，由230万块重约2.5吨的大石块叠成，最大的一块重约16 吨，全部工程历时30余年。古埃及人用什么工具创造了这一奇迹？,人们生产、生活中用到了下列的工具,今天我们用塔吊建成现代化城市！,这些工具具有什么共同特征呢？,注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即杠杆可以是各种各样的形状.,定义：,物理学中,把能绕某一固定点转动的硬棒,叫做杠杆。,蹊跷板及上面列举的生产工具都是杠杆。,1、受力的作用； 2、绕固定点转动； 3、比较坚硬。,共同特征,一、认识杠杆,F2阻力,L1动力臂,L2阻力臂,动力作用线,阻力作用线,O支点,杠杆绕着转动的固定点,使杠杆转动的力,阻碍杠杆转动的力,支点到动力作用线的距离,支点到阻力作用线的距离,F1动力,认识杠杆的五要素:,一“点”支点O（一定在杠杆上） 动力F1 二“力” 相对的 阻力F2 动力臂L1 二“臂” 阻力臂L2,杠杆五要素,注意：杠杆的力臂不一定在杠杆上。,画杠杆力臂的方法,找点（确定支点）；,画线（画力的作用线，一般画为虚线）；,作垂线段（从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上，一般画为虚线）；,标力臂（标垂足-直角符号、标力臂-支点到垂足的距离 ）。,例题1：画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,F1,F2,L1,L2,O,例题2：画出它们的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,F1,F2,L1,L2,O,O,F2,F1,L1,L2,o,F1,F2,L2,.,l1,F1,l2,F2,杠杆的平衡,当杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。,二、探究蹊跷板中的道理,怎样才能使这些工具平衡呢？让我们从跷跷板开始进行探究。,跷跷板的简化装置：,为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它进行简化。,用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代替人。,活动1：探究杠杆的平衡条件,F1,F2,o,作出杠杆的五要素,1 提出问题：,杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？,2 猜想与假设：,假设一：F1+L1=F2+L2,假设二：F1L1=F2L2,假设三：F1/L1=F2/L2,假设四：F1 L1=F2 L2,3 制定计划与设计实验,杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台,器材:,测量的物理量:,力的大小,力臂的长度,（2） A、B两图中的杠杆处于静止状态，实验时采用哪幅图？为什么？,讨论：,实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读出或量出力臂的大小。,（1）杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用?,调节杠杆自身的平衡.,实验步骤：,1.调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。,2.在杠杆的左侧一个位置挂上适量的钩码，记录此位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动此钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，记录此位置。,3.改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三组数据。,1、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。,2、挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过移动钩码的位置使杠杆平衡。,3、读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。,实验注意事项,4 进行实验与收集数据,请同学们开始做实验,2,0.15,3,0.10,5,0.08,10,0.04,10,0.05,5,0.10,实验数据记录,动力动力臂阻力阻力臂,5 分析论证、得出结论,F1L1=F2L2,或,杠杆的平衡条件：,总之,杠杆的平衡条件是,F1 L1 = F2 L2,交流与合作,你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?,如何用弹簧测力计将下面杠杆调平？,？,F3,F2,F4,F1,拉一拉,哪个方向用力时更省力？,例题1：如上图中的大人重750N，小女孩重250N，当大人坐在与跷跷板的转轴距离0.5m处，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？,已知：F2=750N，L2=0.5m，F1=250N 求：L1=？,解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，得 L1=F2L2/F1=750NX0.5m250N=1.5m 答：小女孩应该坐在离转轴1.5m处。,A,O,B,C,F2,F1,已知：L2=A0=0.1m L1=0C=0.7m F2=G=1400N,解：由杠杆平衡条件：F1L1=F2L2可得：,答：需要在B端竖直向下用200N的力才能撬起石头。,求：F1=?,例题2：如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B端，其中AO0.1m，AB1m，OC0.7m，要撬起重为1400N的石头，需要在B端竖直向下用多少N的力才能撬起石头？,你能说出“小小秤砣压千斤”的道理吗?,你知道拧松生锈的螺帽要用一段水管套在板手柄上的道理吗?,理发剪刀和铁匠用的剪刀有何区别?,三、杠杆的作用,阿基米德是古希腊伟大的科学家，他有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球。”阿基米德说这句话的理论根据是什么？,交流与合作,根据杠杆的平衡条件：,F1L1=F2L2,当L1L2 时， F1F2(动力阻力),当L1F2(动力阻力),当L1=L2 时，F1=F2(动力=阻力),做出P27页图6-42中各器具的力臂，并根据力臂的关系判断为何种杠杆。,活动2：认识生活中的杠杆,省力杠杆：,它们有何共同特点？,（动力臂 阻力臂）,费力杠杆,它们有何共同特点？,（动力臂阻力臂）,F2,F1,动力臂l1,阻力臂l2,动力臂=阻力臂,等臂杠杆,天平是等臂杠杆的典型应用,请对下列器具应用的杠杆进行分类：,等臂杠杆,费力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,思考：什么情况下，人们会选用费力杠杆？使用费力杠杆有什么好处？,当阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离，很方便。,省力,费距离,省距离,费力,既不省力也不省距离,生物体内的杠杆,生活物理社会,画出图中作用在A点最小的力的方向 。,FA,B,使用杠杆时，要使动力最小，必须动力臂最长。,思维拓展,杠杆“最小力”的作法,最长力臂的确定：A.把支点和力的作用点相连作为最长力臂；B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂；C.对于长方体来说，对角线为最长力臂。,3.各式各样的剪刀都是一对杠杆要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适? ( ),A B C D,3:1,B,1.判断：动力和阻力可以人为规定。（ ）,2.把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时, 两力臂长之比是,课堂练习,4.要使右图杠杆保持平衡,最省力的方向是( ),A,B,C,D,o,A,5.右图为人的上肢图解，此时手托着质量为1千克的物体, 则肱二头肌收缩时所承受的力为（ ） A.小于9.8牛顿 B.大于9.8牛顿 C.等于9.8牛顿 D.等于1千克,6在“研究杠杆平衡条件”实验中（1）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向 调（填“左”或“右”）（2）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向 （填“左”或“右”）移动 格（3）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将 （填“保持水平