初中沪科版（2024）探究：杠杆的平衡条件多媒体教学ppt课件

这是一份初中沪科版（2024）探究：杠杆的平衡条件多媒体教学ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了本节要点，素养提升，学习目标等内容，欢迎下载使用。
1.能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验，能猜想杠杆平衡条件，并能通过实验来验证猜想；2.知道杠杆是一种模型；能分析生产生活中不同类别的杠杆；3.能体会我国古代在杠杆使用方面的智慧。
能对探究结果进行猜想；能根据实验数据验证猜想，知道猜想与结论之间既有联系又有区别。
看一看 想一想 在生产生活中，人们常常需要借助机械来完成一些特定的任务。从天上飞行的飞机、大海中航行的轮船到公路上行驶的汽车，从工厂中的机床、建筑工地上的起重机到家里的剪刀，这些都是人类发明的机械。
本节课我们一起学习一种简单机械——杠杆。
一 认识杠杆 看一看 想一想： 图11-1展示了生活中常见的几种工具，结合实际使用过程，你能说出它们有什么共同的特点吗？ 这些工具有一个共同的特点，即它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒。
一 认识杠杆 1.杠杆： （1）杠杆概念： 物理学中，这种在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。杠杆是一种简单但用途十分广泛的机械。
一 认识杠杆 1.杠杆： （2）杠杆的五要素： 人们用棒撬动石头时，经常用下图中的方式，这便是利用了杠杆。请同学们思考:影响撬棒转动的要素有哪些呢？
一 认识杠杆 1.杠杆： （2）杠杆的五要素： 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 O 到动力 F1 作用线的距离（l1）。 阻力臂：从支点 O 到阻力 F2 作用线的距离（l2）。
一 认识杠杆 1.杠杆： （2）杠杆的五要素：
方法点拨：A.找出支点的位置；B.画出动力和阻力的示意图，并确定动力、阻力 作用线；C.从支点作动力、阻力作用线的垂线段，画垂足标力臂。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 1.杠杆的平衡状态： 当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态。在生产、生活实践中，人们常常利用杠杆的平衡解决问题，如利用杠杆的平衡制造称量物品的天平。 那么，杠杆在什么条件下才能平衡呢？
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：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、阻力臂间存在怎样的关系呢？ 猜想与假设：请你结合我们玩的跷跷板，想一想，在跷跷板不平衡时，我们有哪些办法使它平衡呢？
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验器材：杠杆、铁架台、钩码等。 设计实验：利用下图所示的实验装置，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。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验步骤： （1）按图装配实验装置。在挂上钩码前调节杠杆两端的螺母，将杠杆调节至水平位置平衡。请思考：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验步骤：（2）在杠杆支点两侧悬挂不同个数的钩码，它们对杠杆的作用力分别作为动力F1、阻力F2。移动钩码的悬挂位置，使杠杆在水平位置重新平衡，在自己设计的记录表中记录此时杠杆两侧所受作用力的大小、动力臂l1和阻力臂l2。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验步骤： （3）改变动力F1和动力臂l1的大小，重复实验，并将数值记录在记录表中。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验表格：
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 实验结论： 杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂， 即：F1 l1 = F2 l2。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 反思交流： （1）实验中，如果杠杆不在水平位置平衡，动力臂和阻力臂能否直接从杠杆上读出？为什么？ 不能；因为力臂是支点到力的作用线的垂直距离，并非支点到力的作用点的距离，所以不能直接从杠杆上读出。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件： 反思交流： （2）你的结论与猜想是否有差异？结论是否可靠？还有进一步的改进措施吗？ A.减小杠杆自重影响;B.提高测量精度;C.减小摩擦影响：对杠杆的支点进行优化，例如使用更光滑的转轴或添加润滑剂，以减小杠杆转动时的摩擦。D.对实验数据进行更细致的处理和分析，分析误差产生的原因，并尝试通过合理的方法进行修正。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 2.实验：探究杠杆的平衡条件：
二 实验：探究杠杆的平衡条件 3.DIS实验室：用力传感器探究杠杆的平衡条件 （1）实验器材：支架、杠杆、钩码、力传感器。 （2）按图装配实验装置图：
二 实验：探究杠杆的平衡条件 3.DIS实验室：用力传感器探究杠杆的平衡条件 （3）实验方法：按图装配实验装置。先调节杠杆水平，在杠杆一侧悬挂钩码，另一侧连接传感器并使杠杆保持水平，记录此时杠杆两侧所受作用力的大小及动力臂和阻力臂。改变钩码或传感器到杠杆支点的距离，重复进行实验。分析杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系，总结杠杆的平衡条件。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 4.学科综合：杆秤 （1）工作原理：杠杆平衡条件。 杆秤是中国古代的一大发明，秤锤、秤杆分别叫“权”和“衡”，寓意做任何事情都要权衡轻重。杆秤作为称量质量的工具，使用已经超过2 000年。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 4.学科综合：杆秤 （2）做一做： 设计并制作一把兼具艺术性和实用性的杆秤。
二 实验：探究杠杆的平衡条件 4.学科综合：杆秤 （3）各种各样的称： 生活中各种测量物体质量的工具：物理天平、分析天平、超微量天平、电子汽车秤、电子吊秤等。
三 杠杆的应用 1.古人与杠杆： 我国古代早就有了许多巧妙应用杠杆的事例，如用碓舂米和用桔槔汲水等。
三 杠杆的应用 2.生活中的杠杆： 如今，我们在生产生活中仍大量使用杠杆。下图是几种常见的杠杆，请在图上标出每种杠杆的动力、动力臂和阻力、阻力臂，并分析这些杠杆有什么作用。
三 杠杆的应用 3.杠杆的分类： （1）动力臂大于阻力臂：这种杠杆用较小的动力就可以克服较大的阻力，由于使用起来省力，常被称为省力杠杆。这类杠杆虽然省力，但会费距离。
三 杠杆的应用 3.杠杆的分类： （2）动力臂小于阻力臂： 这种杠杆要使用比阻力大的动力才能克服阻力，由于使用起来费力，常被称为费力杠杆。这类杠杆虽然费力，但能省距离。
三 杠杆的应用 3.杠杆的分类： （3）动力臂等于阻力臂：这种杠杆只要动力与阻力大小相等，就能保持平衡了。这类杠杆既不省力，也不费力，常被称为等臂杠杆。 杠杆无论是省力还是费力，都各有所长。在应用时应扬长避短，分别发挥其特有的作用。
三 杠杆的应用 4.例题： 植树活动中，两位同学用1.2 m长的轻竹竿抬水。水和桶总重为120 N，水桶挂在视为水平的轻竹竿的A处，距后面同学0.5 m。求：后面同学抬水所用的力的大小。（竹竿的重力忽略不计，两位同学各自对竹竿的力的作用点之间的距离近似认为是1.2 m）。
三 杠杆的应用 4.例题： 分析 可将轻竹竿看成杠杆，竹竿在水平位置保持平衡。以前面同学肩膀位置B处为支点，可把水桶对竹竿的作用力（其大小等于水和桶的重力大小）看成阻力，把后面同学在肩膀位置C处竖直向上抬水的力看成动力，BC、AB分别为动力臂和阻力臂。利用杠杆平衡条件，可求出后面同学抬水所用的力的大小。
三 杠杆的应用 4.例题： 解 由题意，水和桶的重力之和G = 120 N，动力臂l1 = BC = 1.2 m，阻力臂l2 = AB = 1.2 m - 0.5 m = 0.7 m。 根据杠杆平衡条件 F1l1 = F2l2可知，F1l1 = Gl2。 因此 F= Gl2 /I1 = 120N×0.7m /1.2m=70N 讨论如果要使后面同学少用力，水桶应向前移还是向后移？
定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆. (硬棒：在外力作用下不变形)①支点：杠杆可以绕其转动的点（O 点）.②动力：使杠杆转动的力（F1）.③阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）.④动力臂：从支点 O 到动力 F1 作用线的距离（l1）.⑤阻力臂：从支点 O 到阻力 F2 作用线的距离（l2）.平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1l1=F2l2）.①省力杠杆：动力臂大于阻力臂.②费力杠杆：动力臂小于阻力臂.③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂.
1. 理解速度的概念，能用速度来描述物体的运动。 2. 知道匀速直线运动和变速直线运动的特征。3. 能用速度公式进行简单的计算。
【例题1】生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于______杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于______杠杆。（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。
【解析】如图甲所示，O点是杠杆支点，撬棒下端给石头施加的垂直于撬棒的力是阻力，支点到撬棒下端点的距离是阻力臂；手给撬棒一个垂直于撬棒向下的力是动力，上端用手施力的位置到支点的距离是动力臂，如图可知，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力是省力杠杆。天平的支点在横梁中间，两边托盘到支点的距离相等，即是两个力臂相等，当天平平衡时，两边托盘受力相等，故天平是等臂杠杆。。
【例题2】如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（    ）A．杠杆仍水平平衡B．杠杆的左边向下倾斜C．杠杆的右边向下倾斜D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡。
【解析】ABC．设杠杆一格长为L，每个钩码的质量为50g，重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N，在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，杠杆左端3G×2L=3×0.5N×2L=3N×L，右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，3N×L4N×L，杠杆的左边向下倾斜，故D不符合题意。故选C。
【例题3】小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻（一头重一头轻），在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你据劳动体验结合杠杆平衡知识，判断下列说法中正确的是（　　）A．肩膀应该靠近“轻的一头”B．肩膀应该靠近“重的一头”C．肩膀应该居于扁担正中间D．挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”，“闪动”时一定是一个框子向上运动同时另 一个框子向下运动
【解析】ABC．根据杠杆平衡的条件F1l1= F2l2可知，力变大，力臂减小，为了使扁担处于水平平衡状态，肩膀应该靠近“重的一头”，故AC错误，B正确；D．挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”， “闪动”时一个框子向上运动同时另一个框子向下运动，会使扁担前后一端翘起，一端下沉，不便于人向前运动，故“闪动”时两个框会同时向下或向上运动，故D错误。故选B。
【例题4】杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则鱼的质量为（　　）A．1.0kgB．0.8kgC．0.6kgD．0.4kg。
【解析】杆秤是一只杠杆，O是支点，当杆秤在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件可得G鱼﹒OA=G秤砣﹒OB，则鱼受到的重力， 鱼的质量为故B符合题意，ACD不符合题意。
【例题5】植树节当天，学校初二年级开展植树活动。同学们分工合作，如图甲，小高正在用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆，O为支点，请在图乙中画出：①手在A处施加的最小动力F的示意图；②F的力臂L。
【解析】手在A处施加最小动力F时，由杠杆平衡条件可知，此时动力臂最长，最长的动力臂为OA，过A点做垂直于OA向上的力为最小动力F。
【例题6】小明有一件重约15N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计（0～10N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝_________cm，如图丙所示；（2）用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N；（3）交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数F2＝6.0N；（4）由此可以计算出该工艺品的重力G＝_______N。（5）计算出O点到端点A间的距离LOA＝_______cm。（6）反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是 ___________（只须写出一个条件即可）。
【解析】（1）由于刻度尺的分度值是1cm，所以工艺品的正确长度为35.0cm，故读数为35.0cm。（4）（5）当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1LBA＝GLOB，即8N×35.0cm＝G×（35.0cm﹣LOA）①，当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1LAB＝GLOA，即6N×35.0cm＝G×LOA②，由①②得，G＝14N，LOA＝15cm。（6）当要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件利用杠杆平衡条件。