2021-2022学年度教科版八年级物理下册课件 第十一章第1节 杠杆(共32张PPT)

(共32张PPT)
第十一章　机械与功
第 1节　杠 杆　
1.认识杠杆，能分清杠杆的五要素.
2.通过实验，探究杠杆的平衡条件及应用.
3.知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点，会画力臂.
4.知道杠杆在生活中的应用.
学习目标
新课目标
新课引入
人的力量是有限的，但人类的智慧是无穷的，人类在漫长的历史中创造了各种各样的工具，使工作更省力、更方便，这些工具统称为机械.
这些工具在使用时，有什么共同特点？
它们工作时，能绕一个固定点转动.
树枝剪
抽水机
铡纸刀
开瓶器
杠杆是最简单的机械.只要在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体都可以看做杠杆.
F1
F2
o
支点：杠杆绕着转动的支撑点O
动力：使杠杆转动的力F1
阻力：阻碍杠杆转动的力F2
新课讲解
杠杆
一
钢丝钳 杆秤 瓶盖起子
道钉撬 火钳 独轮车
生活中常见的杠杆
复杂的机械是由简单的机械组成的.蒸汽机、内燃机、挖掘机、起重机等许多机器中都包含了各式各样的杠杆.
挖掘机利用杠杆来控制翻斗
塔式起重机的吊臂是杠杆
1.杠杆平衡：当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠 杆将处于平衡状态，这种状态叫做杠杆平衡.
观察：杠杆平衡
①右图是一个平衡的杠杆，移动一边钩码的悬挂点，会产生什么现象？
杠杆的平衡条件
二
杠杆会倾斜，不再处于平衡状态.
②如下图所示，用带杆的滑轮向左或向右推动右边挂钩码的悬线，改变作用力的方向，这时会产生什么现象？
实验表明，杠杆的平衡不仅与动力和阻力的大小有关，还与力的作用点及力的作用方向有关.
杠杆会倾斜，不再处于平衡状态.
支 点(O)：杠杆绕着转动的点.
动 力(F1)：促使杠杆转动的力.
阻 力(F2)：阻碍杠杆转动的力.
动力臂(L1)：从支点到动力作用线的距离.
阻力臂(L2)：从支点到阻力作用线的距离.
F1
F2
L1
o
L2
为了便于描述，我们引入力臂的概念.如下图所示，通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线.从支点到力的作用线的距离叫做力臂.
①杠杆五要素：
L2
L1
B
F2
O
F1
A
F2
B
O
A
F1
②作力臂的方法
找出支点的位置
从支点作动力、阻力作用线的垂线
确定动力、阻力作用线
标垂足，定力臂
画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
L1
L2
F1
F2
L1
O
L2
O
典例与精析
探究杠杆的平衡条件
提出问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？
猜想与假设：类似于二力平衡条件，杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能存在某些数学运算相等的关系.
假设一： F1＋L1=F2+L2
假设二： F1－L1=F2 － L2
假设三： F1/L1=F2/L2
假设四： F1×L1=F2 × L2
F1
F2
O
L1
L2
实验与探究
实验步骤：
实验器材：
杠杆平衡实验装置、钩码.
①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂).
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡.这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重量.
把支点右边的钩码重量当作动力F1，支点左边的钩码重量当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把相应的数值填入表中.
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.
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 0.5 2 1 1
2 1 2 2 1
3 2 1 0.5 4
杠杆平衡的条件是，动力×动力臂=阻力×阻力臂.
数据分析：
由表格中的数据可知，动力与动力臂的乘积恰好等于阻力与阻力臂的乘积.
结论：
F1L1=F2L2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一.
三类杠杆：
若l1＞l2，则F1 ＜ F2
若l1= l2，则F1 ＝F2
若l1＜l2，则F1＞ F2
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
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
杠杆的分类
三
根据支点相对于动力与阻力作用线的位置关系，杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆.
F1
F2
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 〉L2
∴F1〈 F2
这是省力杠杆
1.省力杠杆
省力杠杆特点：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力.
在生活中，你发现了哪些工具是省力杠杆？
我们在使用省力杠杆时，省了力，但费动力作用点移动的距离.
阻力臂L2
由 F1L1=F2L2
∵L1 〈 L2
∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
2.费力杠杆
F2
F1
动力臂L1
O
费力杠杆的特点：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力.
在生活中，你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.
物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆.
托盘天平
物理天平
3.等臂杠杆
特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力.
讨论交流：研究杆秤
杆秤曾是我国应用最广泛的称重工具，这是一种典型的杠杆.试分析它的工作原理，并比较它和天平的优缺点.
杆秤
天平
杆秤是我国劳动人民智慧的结晶，它是一种典型的杠杆.利用它来称量货物的质量时，如图所示，O1是杠杆的支点，F1（F1=G砣)、F2（F2=G货)分别是动力和阻力，由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知，当F2改变时，只需相应地改变L1就可以使杠杆再次在水平位置平衡，杆秤还可以通过改变支点位置来改变量程，如支点选在O2位置，杆秤量
程会增大，与天平相比，杆秤虽然没
有天平称量精确，但它有操作简便、
携带方便等优点.
我国2000多年前《墨经》中对杠杆原理的利用——捣谷的舂和井上汲水的桔槔.
杠杆及其平衡条件
杠杆
定义：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
生活中的杠杆
省力杠杆
L1 ＞L2 ，F1＜ F2
费力杠杆
L1 ＜L2 ，F1＞ F2
等臂杠杆
L1 =L2 ， F1= F2
课堂小结
1.如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块.若撬棒C点受到石块的压力是1 500 N，且AB=1.5 m，BC=0.3 m 、CD=0.2 m，则要撬动该石块所用的力最小应为 （ ）
A.500 N
B.300 N
C.200 N
D.150 N
D
课堂训练
2.如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能保持平衡的是（ ）
A.左右钩码各向支点移一格
B.左右各减少一个钩码
C.左右各减少一半钩码
D.左右各增加两个钩码
C
3.下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（ ）
A．起瓶器
B．切纸铡刀
C．食品夹
D．羊角锤
C
∟
∟
F2
O
F1
L2
L1
4.如图所示，一个绕O点转动的杠杆，动力臂L1及阻力臂L2 ，在图中作出阻力F2以及动力F1的示意图.
5.如图中的男孩重500N，女孩重350N，当男孩离跷跷板的转轴70cm时，女孩应该坐在哪里才能使跷跷板在水平位置上平衡？
解：已知：F1=500N，L1=70cm，F2=350N.
由F1L1=F2L2得:
L2=F1L1/F2 = 500N×70cm÷350N=100cm.