《杠杆及其平衡条件》课件

第十二章简单机械第1节

杠杆R·八年级物理下册第1课时杠杆及其平衡条件预习检测1.

一根硬棒，______________________________，这根硬棒就是一个杠杆。

2.杠杆可以绕其转动的点叫作______，使杠杆转动的力叫作______，阻碍杠杆转动的力叫作______，从支点到动力作用线的距离叫作________，从支点到阻力作用线的距离叫作________。在力的作用下能绕着固定点支点动力阻力动力臂阻力臂转动预习检测

3.当杠杆在动力和阻力的作用下______时，我们就说杠杆平衡了。

4.杠杆平衡条件：动力×________=阻力×_________，即F1×____=F2×____。动力臂阻力臂l1l2静止跷跷板羊角锤开瓶器问题导入这些机械有什么共同的特点？都会绕着一个点转动探究新知知识点1杠杆1.杠杆1.定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。2.特点：

①有力的作用②能绕着固定点转动③不易发生形变的硬棒硬棒不一定是直棒，也可以是弯的或其他形状，如剪刀、羊角锤等动力的作用点阻力的作用点动力的方向阻力的方向动力的作用线阻力的作用线3.力的作用线2.杠杆的五要素支点O动力

F1阻力F2动力臂l1阻力臂l2支点：杠杆可以绕其转动的点（O点）动力：使杠杆转动的力（F1）阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）动力臂:从支点到动力F1作用线的距离（l1）阻力臂：从支点到阻力F2作用线的距离（l2）1.杠杆的支点一定在杠杆上吗？力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，若力的作用线过支点，则力臂为零。杠杆的支点一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆中间的某点。2.力臂是支点到力的作用点的距离吗？3.若力的作用点不变，但改变力的方向，力臂改变吗？会改变，力的方向改变，力的作用线也会改变，力臂也会改变。找支点；找力的作用线，即过力的作用点沿力的方向（或反方向）画一条直线；过支点作力的作用线的垂线段，标上垂足；标出支点到垂足间的线段，标字母l1或l2，该线段就是力臂。3.力臂的画法动力F1阻力F2动力臂l1阻力臂l2支点O练习1.关于杠杆，下列说法正确的是（）杠杆必须是一根直棒杠杆一定有支点当力的作用线通过支点时，力臂最大动力臂就是支点到动力作用点的距离B2.如图所示，硬棒OB

能绕支点O

转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上。请画出拉力F

的力臂。l知识点2杠杆的平衡条件在使用杠杆中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆平衡当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。思考杠杆在满足什么条件时才会平衡？杠杆匀速转动也属于杠杆平衡探究杠杆的平衡条件【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？【猜想假设】假设一：假设二：F1·l1=F2·l2杠杆、铁架台、钩码等。【实验器材】【实验设计】利用下图的实验装置，通过改变支点两边悬挂钩码的个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系。【实验步骤】1.调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。2.如图所示，给杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。3.把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数值填入表中。【实验步骤】4.保持阻力F2和阻力臂l2

不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1

的大小，再做几次实验，把数值填入下表。次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123456···5.保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，把数值填入下表。【收集证据】次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.00.10.50.220.50.20.50.232.00.050.50.242.00.151.50.252.00.152.00.1562.00.153.00.1【交流与合作】1.使用时将杠杆调至水平平衡，目的是什么？避免杠杆自身重力对实验造成影响，此时杠杆重力的作用线通过支点，其力臂为0。2.实验要多次测量，目的是什么？避免偶然性，得到普遍规律。【分析与论证】根据表中记录的实验数据得出的结论是：杠杆每次平衡时，动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积。【结论】杠杆平衡的条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂即F1l1=F2l2练习如图是小兰探究“杠杆平衡条件”的实验装置和操作图。关于此实验，下列说法正确的是（）为使图甲中杠杆在水平位置平衡，应将螺母向右调实验过程中不能再调节螺母图乙中要使杠杆保持水平平衡，需要在D点挂5个相同的钩码为了保持杠杆在水平位置平衡，在D点施加拉力的方向由①位置到②位置的过程中，所需施加的拉力大小不变B杠杆平衡条件的应用F1l1=F2l2①进行简单的计算：

已知其中3个量，就可求出第4个量②杠杆平衡及转动的判断：当F1l1=F2l2时，杠杆平衡，静止或匀速转动当F1l1>

F2l2时，杠杆沿F1的方向加速转动当F1l1<

F2l2时，杠杆沿F2的方向加速转动在上面的实验中，我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察图中所示的杠杆，它与上面实验中研究的杠杆有什么不同？实验中用的杠杆的支点在动力作用点和阻力作用点之间；而图中的杠杆支点在杠杆的一端，动力作用点和阻力作用点位于支点的同侧。例题动物园内，一位物理老师利用一个小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量(如图甲所示)。测量时用一根长度为12m的槽钢作为杠杆。如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1

为200N。测得l1

为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。甲乙解：人通过弹簧测力计对杠杆的拉力为动力F1=200N，动力臂l1=6m；不计铁笼的质量，则大象对杠杆的拉力为阻力F2，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2=4

cm=0.04m。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，有大象的质量大象的质量是3t。用杠杆和弹簧测力计测量一个很重物体（大象）的质量时，应使弹簧测力计拉力的力臂远大于被测物体（大象）对杠杆拉力的力臂。如果用杠杆和弹簧测力计测量一个很轻物体的质量时，又应该怎么办？如果用杠杆和弹簧测力计测量一个很轻物体的质量，可使弹簧测力计拉力的力臂远小于被测物体对杠杆拉力的力臂。练习停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如上图所示，我们可以把该装置简化成如下图所示的杠杆。若横杆AB

粗细相同、质量分布均匀，重力G=120N，AB=2.8m，AO=0.3m，要使横杆AB

保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F=______N。440归纳小结1.杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动。2.杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂即

F1l1=

F2l21.

有很多物品都可以看作杠杆，比如镊子、订书机等。请观察家里的生活用品，说出另外两种可以看作杠杆的物品。筷子、开瓶器等。练习与应用2.在图中分别画出钳子、自行车手闸这两个杠杆（图中深色部分）工作时的支点、动力和动力臂、阻力和阻力臂。F1F2l1l2F1F2l1l23.如图所示，在探究杠杆的平衡条件时，如果挂钩码前杠杆没有水平静止，你应该怎样调节杠杆两端的螺母？图中杠杆左端偏低，可将左端或右端的螺母向右调节。4.搬运砖块的独轮车，车体和砖块所受的总重力G

为1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。抬起独轮车时，人手向上的力F

应是多少？解：独轮车相当于杠杆，支点在车轮的轴心上，阻力就是车体和砖块的总重力，即G=1000N。由图可知，阻力臂l2=0.3m；人施加的向上的力F为动力，所以动力臂l1=1m。由杠杆平衡条件F1l1=F2l2

得，人手向上的力课堂小结五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。一、杠杆一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。二、杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂即

F1l1=

F2l2力臂的画法知识点1杠杆的五要素1.在生活中常用到杠杆,如起瓶盖的起子,如图所示。在使用时,应以

点为支点,以

点为动力作用点,动力的方向向

,以

点为阻力作用点,阻力的方向向

。

A基础通关4321C上B下2.【湖南常德改编】如图所示的是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,在使用过程中以

(选填“O”“A”或“B”)点为动力的作用点,在向下摇动手柄时,阻力是向

作用的,水从管口连续不断地流出。

A下43213.【核心素养·物理观念】【教材第80页第2题改编】如图甲所示的钢丝钳,其中A为剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴,图乙为单侧钳柄及相连部分的示意图,请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。F1F2l2l14321知识点2探究杠杆的平衡条件4.【核心素养·科学探究】小明在做“探究杠杆的平衡条件”实验。(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于

(选填“平衡”或“非平衡”)状态。为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向

(选填“左”或“右”)调。

平衡左4321(2)调节杠杆在水平位置平衡后,小明得到了如下表所示的实验数据,由此可总结出杠杆的平衡条件:＿＿＿＿(用F1、F2、l1、l2表示)。

F1l1=F2l24321(3)在完成实验后,小明在A处挂了3个钩码(每个钩码重1N,杠杆上每格的长度为10cm),如图乙所示,他将弹簧测力计斜向下拉,杠杆水平平衡(OA=30cm,OB=40cm),此时拉力与水平方向的夹角为30°,则弹簧测力计的示数为

N。

4.543215.有关杠杆的说法正确的是(

)A.作为杠杆一定要有支点,杠杆的形状可以是直的,也可以是弯的B.杠杆的长度一定等于动力臂与阻力臂之和C.使用杠杆时动力与阻力方向一定相反D.从杠杆的支点到动力作用点的距离叫做动力臂A能力突破121110987656.【易错题】如图所示,A点的弹簧测力计无论是竖直向下还是倾斜向下都可以使杠杆水平,由杠杆的平衡条件可知(

)A.竖直拉动,弹簧测力计的示数较大B.倾斜拉动,弹簧测力计的示数较大C.两种方法弹簧测力计的示数相等D.无论怎样拉动,弹簧测力计的示数都小于物重B121110987657.如图所示的杠杆中,动力的力臂用l表示,图中所画力臂正确的是(

)D121110987658.【易错题】【邢台模拟改编】如图所示,杠杆每小格的长度相等,质量不计,支点O在杠杆的中点。杠杆的左端挂有物体M,支点右边的A处挂钩码,杠杆平衡。若将支点移到B点,要使杠杆重新平衡,在A点应挂

个相同的钩码。若考虑杠杆的质量,则杠杆的平衡是否受杠杆重力的影响,并分析原因:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

。

5不受影响,因为杠杆的支点在重心上时,12111098765重力的力臂为0,不影响杠杆平衡9.【四川成都】如图所示的是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆,O为支点,动力等效为F1,请画出F1的力臂l1。l11211109876510.【核心素养·科学思维】【山东济宁】中国古代人民为了抵御入侵,常在城池周围建造护城河,通过吊桥升降控制人员进出。如图所示的是吊桥被拉起时的模型图,请在图中画出拉力F的力臂。l1211109876511.在“探究杠杆的平衡条件”实验中。(1)杠杆静止在图甲所示的位置,为了使杠杆在

位置平衡,应将平衡螺母向

(选填“左”或“右”)调节,并解释理由:

。

(2)调节平衡后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂

个钩码,才能使杠杆平衡(所用钩码的规格都相同);若在A位置再增加一个钩码,则为了使杠杆平衡,应如何操作?

。

(3)改变钩码的位置和个数,使杠杆平衡,收集多组数据,其目的是

。

(4)看图丙的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜的质量

(选填“大于”“等于”或“小于”)小猴的。

水平便于测力臂左2将右侧（或左侧）钩码向右移动适当距离小于1211109876512.【河南改编】在探究杠杆平衡条件的实验中:(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向

(选填“左”或“右”)调节。

右12111098765(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入下表。图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据为①

,②

。

10.15次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②12111098765(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:

。

(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图丙又进行了实验。老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性,因为这样做改变了

。在测量拉力F的力臂时,小组内有不同的意见,你认为拉力的力臂应为

(选填“OA”或“OB”);当倾角为30°时,弹簧测力计的读数为

N;为实现弹簧测力计读数最小,弹簧测力计的拉力方向应

。

拉力的方向动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)OB3.75竖直向上1211109876513.【跨学科实践】【湖南邵阳】某天,“生物”和“物理