沪科版八年级全册第十章 机械与人第一节 科学探究：杠杆的平衡条件完美版课件ppt

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第十章 机械与人
10.1科学探究：杠杆的平衡条件
讨论：下列工具工作时有什么共同特征？
情景引入：思考
本章导入
观察下面图片，找出它们的共同点
甲.剪指甲刀
乙.剪子
丙.老虎钳
1.都是我们生活中常用的工具，我们称之为机械（机械的种类很多，如杠杆、滑轮、斜面等，统称为简单机械）；2.都有一个固定不动的点（称之为转轴），机械的其他部分绕转轴运动；3.都存在两个力，力的作用点不同，力的方向不同；4.上述的简单机械属于杠杆。
认识生活中的杠杆：
撬棒、羊角锤、剪刀、钳子、镊子、核桃钳等。
2
一、认识杠杆
在现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？
3
1、定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
杠杆的概念
与杠杆有关的物理概念
2、杠杆的五要素
支 点：杠杆可以绕其转动的点O。
动 力：促使杠杆转动的力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。
画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
L1
L2
F1
F2
L1
O
L2
O
画一画
（４）标示：最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母L1或L２。
画力臂的方法
（1）找点：先确定杠杆的支点Ｏ和动力、阻力的方向。
（2）画线：过力的作用点沿力的方向画出力的作用线；
（３）作垂线段：用细实线作从支点Ｏ到力的作用线的垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂。
正确理解杠杆五要素
（1）动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但动力和阻力的方向不一定相反。
（2）力臂不一定在杠杆上，当力的作用线不垂直于杠杆时，力臂与杠杆不重合。
（3）支点一定在杠杆上，动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧。
（4）当力的作用线恰好通过支点时力臂为零，这个力不能使杠杆转动。
试一试：画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
1.杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。
问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？
二、杠杆的平衡条件
2.探究杠杆的平衡条件
保证力臂沿杠杆，便于测量。　
实验操作：
〔1〕调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
问题：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？
〔2〕杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。〔3〕改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。
〔4〕在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的方法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
　实验结论：杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
思考与讨论
①杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用?
答案：作用是调节杠杆自身的平衡
②杠杆调平的方法是什么?
答案：左边高向左调，右边高向右调
O
l1=9m
l2=6cm
F1=200N
F2
例题：
由F1l1＝F2l2 得：
解：
=3×104N
=3×103kg = 3 t
杠杆平衡条件：
三类杠杆：
若l1＞l2，则F1 F2
若l1= l2，则F1 F2
若l1＜l2，则F1 F2
＞
＝
＜
小结：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
根据杠杆平衡条件可以知道杠杆的运用又三种情况：
三、杠杆的运用
　1．省力杠杆： 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。
在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？
我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？
o
　 使用费力的杠杆，有什么好处呢？
请注意观察，赛艇的船浆在划水时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？
　　2．费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。
在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？
使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。
　3．等臂杠杆： 动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。
（情形1）如图，力F始终与杠杆垂直，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？
如图：①F2=G 与 l 1=OA 保持不变，l 2 变大； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F变大；
四、杠杆动态平衡分析
（情形2）如图，力F的方向保持水平向右，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？
如图：①F2=G保持不变，l 2 变大，l 1变小； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F变大；注意：此情况下杠杆不可能到达水平位置（当杠杆无限接近水平位置时，l 1无限接近于零，F无穷大）。
（情形3）如图，力F的方向保持竖直向上，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？
如图：①F2=G保持不变，l 2 与l 1同时变大，且比值为0.5； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F=0.5G 保持不变；
（情形4）如图，杠杆保持静止，力F的方向由竖直向上变为水平向右的过程中，力F的大小如何变化？
如图：①F2与l 2 保持不变，l 1先变大后变小； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F先变小后变大（当F与杠杆垂直时F最小）；
1．下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是 （ ）
A．启瓶器
B．切纸铡刀
C．食品夹
D．羊角锤
C
课堂练习
C
2.如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，其中拉力最小的是（ ）。
　　3．如图所示，分别沿力F1、F2、F3、的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是（ ） A．沿F1方向的力最小 B．沿F2方向的力最小 C．沿F3方向的力最小 D．三个力的大小相等
B
F3
O
4．小阳同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时，他把杠杆挂在支架上，发现左端向下倾斜。（1）若使杠杆在 位置平衡，需把平衡螺母向 端调节。（2）如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码，则在B处要挂 个同样的钩码，杠杆才能重新位置平衡。（3）若在C处挂6 N的钩码，用弹簧测力计作用在B点，要使杠杆在水平位置平衡，最小拉力的方向应该 ，此时弹簧测力计的示数为 。
水平
右
2
竖直向上
2 N
杠杆的平衡条件
杠杆
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆
支 点(O)
动 力(F1)
阻 力(F2)
动力臂(l1)
阻力臂(l2)
杠杆的五要素
杠杆的平衡条件
F1l1=F2l2
杠杆的应用
课堂小结