10.1科学探究：杠杆的平衡条件 课件(共35张PPT)

(共35张PPT)
10.1 杠杆的平衡条件
沪科版八年级物理全一册课件
第一课时
新课导入
问题导入
巨型抛石机是利用什么原理工作的？
学习目标
认识杠杆，知道有关杠杆的几个概念。能从常见工具和简单机械中识别杠杆。
会画动力臂和阻力臂，通过实验探究杠杆的平衡条件。
一、认识杠杆
在生产、生活中，人们常常需要借助机械来完成特定的任务
1.拔钉子
2.夹核桃
3.起瓶盖
做一做：选用工具完成以下任务。
（一）什么是杠杆？
想一想：这些工具在工作时有什么共同特征？
2.受到力的作用
1.硬棒
使用时不发生明显形变
3.绕一固定点转动
杠杆转动的原因
归纳一下：什么是杠杆？
杠杆的定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆
1.支点：杠杆绕着转动的点。
2.动力：使杠杆转动的力。
5.阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。
3.阻力：阻碍杠杆转动的力。
4.动力臂：从支点到动力作用线的距离。
（二）杠杆的五要素：
O
F1
F2
l1
l2
力的作用线
①找出支点的位置
③从支点作动力、阻力作用线的垂线
②确定动力、阻力作用线
④标垂足，定力臂
力臂的画法：
O
F1
l1
注意：①力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线。
②距离：点到直线的垂线段的长度。
试一试：1.在下图中作出动力和阻力的力臂
F1
F2
o
l1
l2
试一试：2. 如图所示，杠杆 OA 处于静止状态，l2 是 F2 的力臂，请在图中画出力 F1 的力臂 l1 和力F2 的示意图。
O
A
l2
F1
l1
F2
想一想，小猴子是怎样把大象跷起来的？
1.杠杆的平衡：杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态或匀速转动。
甲、乙两杠杆均处于静止状态，你认为平衡的杠杆是 。
甲和乙
二、杠杆的平衡
2.探究杠杆的平衡条件
杠杆平衡时，动力、阻力、动力臂和阻力臂有什么关系？
提出问题
猜想与假设
猜想1：
猜想2：
猜想3：
猜想4：
×
×
不同的物理量不能加减
实验设计
简化
（1）实验中如何方便地提供和改变动力和阻力？
在杠杆两边挂不同数量的已知重力的钩码或使用弹簧测力计。
（2）实验中如何快速测得动（阻）力臂？
因为钩码所受重力的方向竖直向下，使杠杆在水平位置平衡，可以从杠杆上读取力臂。
F1
F2
O
l2
l1
（3）为了避免杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，实验前应调节杠杆在什么位置平衡？
向右调节平衡螺母，使杠杠杆在水平位置平衡。
平衡螺母
进行实验
（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
（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。
（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。
次数 动力F1/N 阻力F2/N 动力臂l1/m 阻力臂l2/m
1
2
3
4
5
6
分析与论证
杠杆平衡条件：
评估与反思
（1）杠杆两端可调节的平衡螺母，起什么作用
（2）为什么要进行多次实验探究？
消除杠杆自重对杠杆平衡的的影响；
便于从实验数据中归纳总结出可靠的一般规律。
便于测量相应的力臂。
乙
甲
（F1变大了）
（3）用弹簧测力计斜拉杠杆仍使其水平平衡时，发现拉力变大了，此时符合杠杆平衡条件吗
甲
乙
O
l1
O
l1‘
动力变大的原因是动力臂变小了，仍然符合杠杆平衡条件。
抛石机原理
支点O
动力F1
阻力F2
杠杆
杠杆原理
杠杆及其平衡条件
杠杆
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫作杠杆
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
1.找支点
2.作力的作用线
3.作力臂
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课堂小结
1.如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（　　）
A．F1＜F2 B．F1＞F2 C．F2＜G D．F1＝G
B
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课堂测试
2.图中杠杆上吊一重物G，在力F1的作用下杠杆在水平位置静止，l1为F1的力臂，请做出F1的示意图和细线对杠杆的拉力F2的示意图。
3.（2020·贵州黔东南）如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，请你在杠杆上画出最小的动力F1及动力臂l1，使杠杆在图中位置平衡。
B点离支点最远，故最长的力臂为OB即为力臂l1，过B点作垂直于OB的作用力F1，为使杠杆平衡，力F1的方向向上；如图所示：
4.（2020·湖南常德）在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。
(1)实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的_____； 但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是________；
(2)现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将________，
设计这一步骤的目的是为了验证
二力平衡时的两个力一定________；
(3)如果将木块换成弹簧测力计，
左右两盘各放入重5N的砝码，
则弹簧测力计的示数为______。
A．10N B.5N C.0N
【解析】(1)左盘和右盘同时放入等重的砝码，则木块左右两边所受的拉力的大小相等，能处于静止状态，所以能说明一对平衡力的大小相等。小明在实验时，放入左右盘的砝码并不等重，但木块仍能保持静止，是因为木块与桌面之间有摩擦，所以木块所受的左右两个拉力大小不等，但由于摩擦力的影响，还是能处于平衡状态。(2)将木块换成小车后，小车与桌面的摩擦力较小，小车所受的两个拉力大小虽然相等，但两个拉力的方向不在同一直线上，于是两个拉力让小车转回原位，所以二力平衡时，两个力大小要相等，方向也需要在同一直线上。(3)把木块换成弹簧测力计后，在左右盘中放入5N的砝码，则弹簧测力计所受的拉力为5N，所以其示数为5N，故B选项正确。
5.（2020·四川遂宁）小华发现一只虫子在长50cm、质量10g的刻度尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23cm，如图所示，当虫子爬行到距刻度尺右端3cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约为（　　）（g＝10N/kg。刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度）。
A．1g B．3g C．7g D．10g
由题意可知，刻度尺的重心在25cm处，刻度尺刚好翻转时与桌沿的接触点为支点，则刻度尺重力的力臂为：
L1＝25cm﹣23cm＝2cm；虫子重力的力臂为：L2＝23cm﹣3cm＝20cm；由杠杆平衡条件F1×L1＝F2×L2，重力公式G＝mg得：G尺×L1＝G虫×L2，m尺g×L1＝m虫g×L2，10g×2cm＝m虫×20cm，m虫＝1g。故选：A。