10.1 科学探究：杠杆的平衡条 课件(共46张PPT)

(共46张PPT)
科学探究：杠杆的平衡条件
“给我一个支点，我能翘起整个地球”
投石机
舂
桔槔
古代的杠杆
扳手
裁纸机
踩踏式垃圾桶
生活中的杠杆
举重
踮脚
俯卧撑
人体杠杆
仔细观察上面的杠杆，试总结它们在使用时有什么共同特点？
什么是杠杆？
杠杆：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒就称为杠杆。
杠杆的定义
硬到不发生形变（或实际使用过程中形变对研究问题的影响可以忽略不计）
“硬棒”有多硬？
根据实际用途，杠杆的外形可以是多种多样的
不是，“硬棒”甚至不一定是棒，这里的“硬棒”泛指一切有一定长度的刚体
“硬棒”必须是直的吗？
试找出下列杠杆中的固定点
试找出下列杠杆中的固定点
试找出下列杠杆中的固定点
支点：杠杆绕着转动的固定点(O)
动力：使杠杆转动的力(F1)
阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)
动力臂：支点到动力作用线的距离(L1)
阻力臂：支点到阻力作用线的距离(L2)
F1
F2
L2
O
L1
注：
① 支点、动力和阻力的力的作用点一定在杠杆上
② 力臂不一定在杠杆上
力的作用线
力的作用线
杠杆五要素
力臂的画法：
①找支点
②画力的作用线
③由点到线画垂线
④标垂足，标力臂
L1
F1
画力臂练习
F1
F1
画力臂练习
F1
F1
画力臂练习
F1
F1
画力臂练习
称重时应怎样使杆秤保持平衡？
不断调节秤砣位置，使杆平衡
如果增加物品的质量，秤砣应该往哪移？
往右
秤砣往右移动改变了哪一因素？
力臂
猜想一下杠杆平衡的条件是什么呢？
思考：杆秤的平衡条件
提出问题：力和力臂的大小对杠杆平衡有什么影响？
猜想假设：
杠杆的平衡条件
1、实验前如何调节杠杆的平衡？
2、实验中如何方便地改变动力和阻力的大小？
给杠杆增加
平衡螺母
用钩码和
弹簧测力计
制定计划与设计实验
3、实验中如何快速测得动（阻）力臂？
使杠杆水平平衡，这样力臂就会落在杠杆上，然后在杠杆上均匀标记刻度。
制定计划与设计实验
什么是杠杆平衡？
当杠杆在动力和阻力的作用下，处于水平静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆平衡了
带有刻度的杠杆
平衡螺母
平衡螺母
杠杆平衡条件
思考：使杠杆水平平衡的原因？
实验器材：杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台
测量的物理量：力的大小、力臂的长短
实验步骤：
1、调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
进行实验与搜集数据
① 使力臂在杠杆上便于测量。
② 消除杠杆重力对实验的影响。
实验步骤：
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。
进行实验与搜集数据
实验步骤：
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办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
若测力计斜拉，则示数如何变化？
示数变大。
进行实验与搜集数据
实验数据：
实验中多次测量的目的是什么？
寻找杠杆平衡的普遍性规律，避免结论的偶然性。
进行实验与搜集数据
我们的哪个猜想符合实验结果呢？
猜想4符合实验结果：
分析与论证
由实验可以得到杠杆平衡条件（阿基米德杠杆原理）：
动力 X 动力臂＝阻力 X 阻力臂
结论：当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
注意：杠杆匀速转动时，也属于杠杆平衡。
分析与论证
【例】杠杆在动力和阻力的作用下已处于平衡状态，采用下列方法不能使杠杆继续平衡的是（ ）
A、对杠杆再施加一个过支点的力
B、对杠杆再施加一个力，力的作用点在杠杆的中心
C、使动力和阻力同时增大为原来的2倍
D、使动力臂和阻力臂同时减小为原来的一半
B
随堂例题
【例】以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，在已经调好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂______个相同的钩码。
（2）如图乙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30度角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为______N（每个钩码的质量为50g）。
图甲
图乙
随堂例题
【例】如图所示，轻质木杆AB可以绕O点转动，AB=1m，OB=0.25m，A端细线下挂300N的重物静止在水平地面上，若使木杆保持水平位置，且重物对水平地面的压力为零，则在B点要用______N的力竖直下拉。
随堂例题
【例】如图，扁担长2m，两端物体的质量分别为50kg和30kg。若不考虑扁担的重力，人的肩头应在什么位置扁担才能平衡？
随堂例题
仔细观察这些杠杆，看看它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系？
我们身边有很多形式的杠杆
省力杠杆
通过画力臂可知，用羊角锤拔钉子时，动力臂大于阻力臂，
根据杠杆平衡条件可知，动力比阻力小。
省力杠杆：
动力臂大于阻力臂；动力小于阻力
特点：
省力，但是费距离
我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时付出了移动更远距离的代价。
省力杠杆
费力杠杆
费力杠杆：
动力臂小于阻力臂；动力大于阻力
特点：
省距离，但是费力
使用镊子时，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力比阻力大
费力杠杆虽然费力，却省了动力端移动的距离。
费力杠杆
等臂杠杆
等臂杠杆：
动力臂等于阻力臂；动力等于阻力
特点：
不省力，也不省距离
托盘天平
物理天平
等臂杠杆
省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
概念 动力臂大于阻力臂的杠杆 动力臂小于阻力臂的杠杆 动力臂等于阻力臂的杠杆
特点 省力，但费距离 费力，但省距离 既不省力，也不省距离
实例 羊角锤、撬棒、
铡刀、剪铁的剪子 钓鱼竿、镊子、船桨、起重机的吊臂 天平、定滑轮等
三类杠杆对比
【例】下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（ ）
B
A、启瓶器
B、切纸铡刀
C、食品夹
D、羊角锤
C
随堂例题
【例】如图所示，先后沿力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
随堂例题
【例】如图所示杠杆，在右端施一个始终与杠杆垂直的力F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到水平位置时，F大小的变化情况是（ ）
A、大小不变
B、由小变大；
C、先变大后变小
D、先变小后变大
F
随堂例题
【例】如图所示杠杆，在右端施一个始终竖直向上的恒力F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，F大小的变化情况是（ ）
A、大小不变
B、由小变大；
C、先变大后变小
D、先变小后变大
F
随堂例题
【例】如图，人的前臂可视为杠杆，此时弯曲肘将小球向上举起，下列说法中正确的是（ ）
A、前臂是省力杠杆，阻力臂变大
B、前臂是省力杠杆，阻力臂变小
C、前臂是费力杠杆，阻力臂变大
D、前臂是费力杠杆，阻力臂变小
随堂例题
杠杆
平衡状态：
平衡条件：
静止状态、匀速转动
F1 l1＝F2 l2
分 类
小结：
应用：
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
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
杆秤、钳子、剪刀、羊角锤等
本节小结