第十章机械与人第一节科学探究：杠杆的平衡条件2021-2022学年沪科版物理八年级(共60张PPT)

(共60张PPT)
沪科版物理八年级（全一册）
第十章 机械与人
第 一 节 科学探究：杠杆的平衡条件
这些能给我们提供某些方便的工具都称为机械。
复杂机械是由简单机械组成。
观察图片，寻找共性
思考：它们工作时有什么共同特征？
它们的共同特征是：
1.都是硬棒。（软的不行，直的弯的都可以）
2.工作过程中都绕着一个固定的点在转动。
3.还要受到两个力的作用．
杠杆
让我想一想
在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒
起子
这些工具是杠杆吗？
鱼杆
天平
生活中将杠杆灵活组合的应用
钳子
核桃夹
指甲剪
衣服夹
镊子
筷子
撬棒在撬石头的过程中怎样运动
杠杆的五要素
1.支点：
杠杆绕着转动的点。（O）
O
F1
2.动力：
使杠杆转动的力。（F1）
F2
3.阻力：
阻碍杠杆转动的力。（F2）
杠杆的五要素
O
（动力的作用线）
力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线。
L1
4.动力臂：
从支点到动力作用线的距离。（l1）
阻力作用线
L2
5.阻力臂：
从支点到阻力作用线的距离。（ l2 ）
力臂：
支点到力的作用线的
（垂直）距离。
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。
(力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线)
这些概念很重要
F1
F2
l1
o
l2
画出图中杠杆各力的力臂F1l1l2F2O【想一想】
l2
l1
B
F2
O
F1
A
F2
B
O
A
F1
★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
1.找支点
2.画力的作用线
3.作垂线段
●
O
●
●
F1
F2
∟
l1
∟
l2
力臂的画法
l1
F1
l2
F2
o
∟
∟
力臂的画法
l1
F1
l2
F2
Ｏ
∟
∟
力臂的画法
探究杠杆的平衡条件
物体的平衡状态
做匀速直线运动
保持静止
杠杆的平衡状态
保持静止
做匀速转动
探究杠杆的平衡条件
猜想:
杠杆的平衡可能与哪些因素有关
杠杆的平衡条件
物体的平衡条件
受平衡力作用
只与力的三要素有关

1.提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？
2.猜想与假设：
假设一：F1+L1=F2+L2
假设二：F1–L1=F2–L2
假设三：
假设四：F1·L1=F2·L2
实验探究：杠杆的平衡条件
A
B
实验设计
杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台
探究杠杆的平衡条件
器材:
测量的物理量:
力、力臂
讨论： A、B两图中的杠杆处于静止状态，实验时采用哪幅图？为什么？
1）实验时，使杠杆在水平位置平衡，
目的：
①便于在杠杆上直接读出力臂的大小。
②消除杠杆自重对实验的影响
F1
F1
F2
F2
思考与讨论
（2） 杠杆两端装有两只可以调节的螺母，作用是调节杠杆使杠杆在水平位置平衡。
调节方法：左高向左调
右高向右调
① 调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
螺母
螺母
进行实验：
杠杆向右偏，则将平衡螺母往左调。
杠杆向左偏，则将平衡螺母往右调。
② 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。然后把实验数据填入表中。
F2
F1
L2
L1
③ 改变力和力臂的数值，再做两次实验，把实验数据填入表中。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1
2
3
2
0.15
3
0.1
5
0.08
10
0.04
10
0.1
5
0.2
④ 求出各次实验中动力×动力臂和阻力×阻力臂的值，
然后思考杠杆的平衡条件。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 动力 动力臂 阻力F2/N 阻力臂l2/m 阻力 阻力臂
1
2
3
2
0.15
3
0.1
5
0.08
10
0.04
10
0.1
5
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
1
1
杠杆的平衡条件是：
得出结论：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
或写作： F1L1＝ F2L2
即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。
阿基米德杠杆原理
归纳结论：杠杆的平衡条件：
F1
L1
F2
L2
＝
公式：F1×L1＝F2×L2
或
动力 动力臂=阻力 阻力臂
乙
甲
做一做
1.把杠杆左边改用弹簧测力计竖直拉使其水平平衡（图甲），能否得出以上结论？
2.保持阻力F2及左右两边距离不变，用测力计斜拉杠杆仍使其水平平衡（图乙）,你有什么发现？你认为发生这种现象的原因是什么
（F1变大了!）
图甲
图乙
O
L
L
力的作用线
O
图甲
图乙
O
L’
L1
O
L1
如图，质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的，0为支点，杠杆两边所挂的每一个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡。在下列情况下，杠杆仍在水平位置保持平衡的是（ ）
A．两边都减少一个钩码
B．两边的钩码下各加挂一个
相同的钩码
C．左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格
D．右边加挂一个相同钩码，左边钩码同时向左移一格
F1l1＝F2l2
F1l1＝ F2l2
动态平衡的分析
D
在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，如图，则：
⑴左右力臂L1:L2=______
·
L1
L2
⑵在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码，杠杆____（填“能或不能”）平衡？ _____边下降
1：2
不能
右
动态平衡的分析
⑶若想使下图中杠杆再次水平平衡，可在 ___边的钩码下再挂 ___ 个钩码？
·
左
1
·
⑷若使再次平衡的杠杆两边同时去掉一个钩码，则 ___ 边将下降，
---“极端判断法”
左
“给我一个支点和一根足够长的杠杆，我就能撬动整个地球。”
——阿基米德
我国古代的杠杆
(ｊｉé ｇāｏ)
汲水的桔槔
舂米的石舂（chōnɡ）
下面这些杠杆都一样吗？能不能对它们进行分类？
O
F1
F2
l1
l2
O
F1
F2
l1
l2
O
l2
l1
F1
F2
O
F1
F2
l1
l2
你认为图中的杠杆可以分成几类？每一类杠杆分别 有什么特点？
F1
F2
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 〉L2
∴F1〈 F2
这是省力杠杆
省力杠杆
h
S=4h
O
F2
F1
A
B
F2
F1
A’
B’
省力，费距离
省力杠杆的特点
生活中还有哪些工具是省力杠杆？
省力杠杆
瓶盖启子
老虎钳
羊角锤拔钉子
道钉撬
铡刀
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1= F2L2
∵L1 < L2
∴F1 > F2
这是费力杠杆
费力杠杆
缝纫机的脚踏板
F2
F1
S=h/4
h
A’
B’
A
B
F2
F1
O
费力，省距离
费力杠杆的特点
生活中有哪些是费力杠杆？
费力杠杆
起重机
船浆
铁锹
钓鱼竿
筷子
人的胳膊
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 = L2
∴F1 = F2
这是等臂杠杆
不省力，也不省距离
等臂杠杆的特点
举例？
跷跷板
②日常生活中的的等臂杠杆
天平秤
省力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
费力杠杆
注：
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
判断方法：先画出动力臂和阻力臂，再比较动力臂和
阻力臂的长短，再判断是哪种杠杆
判断根据：①省力杠杆（L1＞L2, F1＜F2)省力费距离
（铡刀、起子、指甲剪；手推车子、
老虎钳；道钉撬、压水杆，羊角锤子、
刹车板、还有一个铁皮剪。）
②费力杠杆（L1＜L2, F1＞F2)费力省距离
（镊子、筷子、理发剪、起重机臂、
钓鱼竿、扫帚、铁锨、铁火钳、
还有缝纫机的脚踏板。）
③不省力也不费力杠杆（L1＝L2, F1＝F2） （天平、定滑轮）
特别强调：
思考：什么情况下，人们会选用省力杠杆？省力杠 杆的优点是省力，难道没有缺点吗？ 什么情况下，人们会选用费力杠杆？ 费力杠杆有什么好处？
1.当需要克服较大的阻力时，人们使用省力杠杆，省力杠杆省力但费距离
2.当阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆虽然费力但省距离，很方便。
人体中的杠杆
图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F与A端重力G相比（ ）
A. F=G；
B. F〈 G；
C. F 〉G；
D. 无法比较。
A
O
B
F
G
动态平衡的分析
图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F与A端重力G相比（ ）
A. F=G；
B. F〈 G；
C. F 〉G；
D. 无法比较。
L2
L1
A
O
B
F
G
提示：先画出力臂，再进行判断
C
如图所示，一个轻质杠杆可绕轴O转动，在直杆
的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F，
将直杆从右下位置慢慢抬起到水平位置过程中，
力F大小的变化情况是 ( )
A.一直增大 B.一直减小
C.保持不变 D.无法确定
F始终与杆垂直
F始终沿水平方向
F始终沿竖直方向
动态平衡的分析
如图所示,在一个轻质杠杆
的中点挂一重物,在杆的另
一端施加一个动力F，使杠
杆保持平衡,然后向右转动
F至水平方向，这一过程中
F变化情况是 ( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
思考：如何确定出使杠杆平衡的最小动力呢？
动态平衡的分析
最小动力的确定
【方法】
2、过动力作用点作最大动力臂的垂线为动力作用线
1、连线支点和动力作用点为最大动力臂
3、根据“顺逆原则”确定动力方向
画出在起钉时在A点所用的最小力F
●
O
A
∟
F
●
O
F
∟
注意：当没给出动力作用点时，在杠杆上找到离支点最远的点做动力作用点，支点和该点的连线为最大动力臂
G
F1
O
l1
∟
画出在A点撬动石块的最小力F及其力臂
●
O
A
l
∟
F
●
O
A
l
∟
F