八年级物理下册 第十二章第一节 杠杆

第十二章第一节 杠杆盐山县边务乡中学 刘文艳新课导入古希腊科学家阿基米德曾经说过：“给我一个支点和一根足够长的杆，我就能撬起地球”。你知道这句豪言壮语中蕴含的科学道理吗？学完本节课你就会明白了。下面我们学习第十二章第一节杠杆。出示目标：认知目标1.认识杠杆和有关杠杆的几个概念。 2.能从常见工具和简单机械中识别杠杆。 3.知道杠杆的平衡条件。能力目标 培养学生的分析能力。情感目标 培养学生实事求是的科学态度。新课讲解：1、 杠杆仔细观察图中的几幅画，找出它们的共同特征。图中物体是否受到力的作用？若受力，力的作用效果是什么？图中物体的共同特征是都受到力的作用，在力的作用下绕固定点转动，但物体都没有发生形变也就是说这些物体材质较硬。我们把具有这些特征的简单机械叫做杠杆。在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒叫做杠杆。想一想，现实生活中，你还能举出哪些杠杆实例呢？在了解杠杆的作用之前，我们先熟悉几个名词。支点：杠杆可以绕其转动的点，用字母“O”表示。杠杆的支点一定在杠杆上，在杠杆转动时，支点是相对固定的。支点可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也可能不同。动力：使杠杆转动的力，用字母“F1”表示。阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母“F2”表示。动力和阻力都是杠杆受到的力，是相对而言的，一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力的大小、方向、作用点，叫做力的三要素，都会影响力的作用效果。当力施加在杠杆上时，力的三要素就会影响到杠杆的转动效果，另外，支点的位置也会影响到杠杆的转动效果，为了反映力的方向、作用点及杠杆的支点对杠杆转动效果的影响，引入一个新的概念力臂，即从支点到力的作用线的距离。力臂又分动力臂和阻力臂。动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母“L1”表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母“L2”表示。力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零。支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂合称杠杆的五要素。介绍力臂的画法：第一步，先确定支点，即杠杆绕着转动的固定点。第二步，将力的作用线用虚线正向或反向延长。（为下面画垂线，确定垂足的位置做准备）第三步，画出力臂，由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“L1”L2”。力臂的三种表达方式， 1 、 L 2 、 L 3、 L 力臂的作图可以用简单的顺口溜来记忆。一定点（支点），二画线（力的作用线），三从点（支点）向线（力的作用线）引垂线，力臂长同此线段（支点到垂足）。练习： 画出下图中动力臂L1和阻力臂L2. F 2 杠杆的平衡条件如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。同理，在力的作用下，杠杆保持静止或绕支点匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡状态。在杠杆的使用中，杠杠的平衡状态是一种非常重要的状态，杠杆满足什么条件时才会平衡呢？下面我们通过实验探究一下。为了测量的方便我们探究杠杆在静止时满足的条件。（一）提出问题：杠杆平衡时，动力、阻力、动力臂、阻力臂之间存在什么关系？（提出的问题是针对实验目的的，即影响杠杆转动的因素间存在什么关系，哪些因素会影响杠杆的转动效果？是F1、F2、L1和L2）（二）猜想与假设：假设1：F1+L1=F2+L2假设2：F1L1=F2L2假设3：F1L1=F2L2假设4：F1L1=F2L2（三）制定计划与设计实验：介绍实验装置，让学生判断此装置是否可以看作是杠杆？分析杠杆的受力情况:重力、支持力、摩擦力、两端钩码的拉力。支持力和摩擦力的作用点都在支点处，对杠杆的转动不起作用。重力的作用点在重心，重心和支点不一定重合，如果重心和支点重合，那么杠杆自身的重力也会对杠杆的转动不起作用。那么，什么情况下重心会和支点重合？调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，即可做到重心和支点重合。影响杠杆转动的力只有钩码对杠杆的作用力，大小等于各自钩码的重力，方向竖直向下，对应的力臂在水平方向，为了方便力臂的测量，可以使力臂落在杠杆上，那么实验时我么就要调节钩码的数量和位置，使杠杆在水平位置平衡，以便从带有刻度的杠杆上直接读出力臂的大小。在探究杠杆的平衡条件时，实验数据至少测量三组，这样才能使得出的实验结论具有说服力，避免偶然性。（4） 进行实验实验步骤：1、 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。2、 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。把实验数据填入表中。3、 改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，然后把实验数据填入表中。4、 求出各次实验中动力动力臂和阻力阻力臂的值，然后思考杠杆的平衡条件。实验次数动力F1/N动力臂l1/m动力动力臂阻力F2/N阻力臂l2/m阻力阻力臂123（5） 得出结论：经过比较发现：每一组的动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积都相等。归纳总结：杠杆的平衡条件是：动力动力臂阻力阻力臂或写作： F1L1 F2L2即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。这个平衡条件是阿基米德发现的，又叫做阿基米德杠杆原理。（六）交流与合作1、杠杆两端可调节的平衡螺母，起什么作用?答：平衡螺母调节杠杆自身的平衡。2、为什么要求杠杆在水平位置静止?答：力臂的数值在杠杆上可以直接读出或量出。3、挂钩码后，能不能再调节平衡螺母？答：不能。下面我们利用杠杆的平衡条件解决一些简单的实际问题，应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂阻力臂的单位要统一。例题 据杭州日报报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了一根长度为12米的槽钢作为杠杆。（如图）吊钩固定于槽钢的中点O.当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N.测得l1为6m，l2为4cm。若不计笼重，请估算大象的质量。g取10N/kg.解析：ol1=6 ml2=4 cmF1=200 NF2提取题目中的有效信息，画出杠杆示意图。一根长度为12米的杠杆，支点在杠杆的中点，杠杆在水平位置静止时，动力F1为200N，L1为6米，L2为4厘米，不计笼重，估算大象的质量。根据杠杆原理F1L1 F2L2可以求出F2的大小，F2大小等于大象的重力，进一步即可求出大象的质量。解：根据杠杆的平衡条件F1l1F2l2 ，有：200 N6mF1l1=0.04m=F2l2=3104 N3104 NF2=Gg10 N/kgg=m=3103 kg = 3 t大象的质量是3t3、 课堂小结1.学习了杠杆、支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂等概念。2.杠杆平衡条件： 动力动力臂=阻力阻力臂 (文字表达式) F1L1=F2L2 (数学表达式)1.找出下列各图中动力和阻力，