(共33张PPT)
6.5 探究杠杆的平衡条件
在生活、生产中，人们常常用撬棒撬物、用起重机吊物，这其中有什么奥秘？让我们带着这个问题一起开始今天的学习。
同学们，这些工具你熟悉吗？它们在材质和使用过程中有什么共同的特点？谈谈你的看法。
共同特征
（1）材质比较坚硬
（2）受到力的作用
（3）可绕某一固定点转动
一、杠杆
（1）物理学中，把能绕某一固定点转动的硬棒（直棒或曲棒）叫做杠杆。跷跷板是一种杠杆。
（2）一根硬棒要成为杠杆，应具备两个条件： ①要有力的作用； ②能绕某一固定点转动。
两个条件缺一不可。杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的。
1.定义
一、杠杆
2.杠杆的五要素
简化为
一、杠杆
2.杠杆的五要素
支点（O）：杠杆绕着转动的点
O
F1
动力（F1）：使杠杆转动的力
F2
阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力
L1
L2
动力臂（L1）：支点到动力作用线的距离
阻力臂（L2）：支点到阻力作用线的距离
说一说
同学们，我们知道了杠杆的定义，结合你对杠杆的理解，你还能说出生活中关于杠杆的哪些实例，并分析一下你所举例子中杠杆的五要素。
练一练
【例1】判断下列物体中，哪个不属于杠杆( )
A．夹取物体的镊子
B．拔铁定的羊角锤
C．杂技演员手中的水流星
D．吃饭的筷子
C
练一练
【例2】如图所示的杠杆AB处于平衡状态，O点为杠杆的支点，则力F的力臂是（ ）
A．OF
B．OD
C．OC
D．DF
C
画力臂的方法
1.找支点O；
2.画力的作用线（虚线）；
3.画力臂（虚线，过支点O作力的作用线的垂线段）；
4.标力臂（大括号或背向箭头表示范围），并在周围标L1或L2。
我们大家都玩过跷跷板，回想当时的情景，讨论一下，大人和小朋友分别坐在跷跷板的两侧，怎样才能使跷跷板保持水平呢？和大家分享你的想法。
想一想
为了便于探究跷跷板怎样才能保持水平状态，需要对它简化进行实验研究，如图所示。
带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板
钩码代替人
二、探究杠杆的平衡条件
平衡：杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态，叫做杠杆平衡。
1.提出问题
杠杆平衡的条件是什么？
2.猜想与假设
活动1
杠杆平衡时，动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积。
3.设计实验与制定计划
（1）力的改变：通过所挂钩码的数量改变动力和阻力的大小。
实验思路
（2）力臂的改变：通过所挂钩码在杠杆上的位置改变力臂的大小。
（3）杠杆平衡的处理：实验中使杠杆在水平位置平衡，这样便于直接在杠杆上读出力臂，且可避免杠杆自重对实验的影响。
3.设计实验与制定计划
带有刻度的均匀木尺、钩码、铁架台。
实验装置图
实验器材
4.进行实验与收集证据
（1）调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态。
实验步骤
（2）在杠杆两端挂不同数量的钩码，改变钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡，将数据记录入表格。
（3）改变钩码数量和它们离开支点的距离，重复步骤（2）多次实验，将数据记录入表格中。
实验操作视频
4.进行实验与收集证据
实验数据
实验序号 左边 右边 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 0.49 0.1 0.98 0.05
2 0.98 0.1 1.47 0.68
3 0.98 0.15 1.47 0.1
5.分析与论证
通过对表格中的数据可知，杠杆的动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即杠杆的动力臂是阻力臂的几倍，杠杆的动力就是阻力的几分之一。这就是杠杆的平衡条件。
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1×L1=F2×L2
F1
F2
=
L2
L1
6.评估
（1）实验中为什么要多次实验？
寻求普遍规律
（2）有同学在实验中得到结论：杠杆平衡时，动力乘支点到动力作用点的距离等于阻力乘阻力到阻力作用点的距离，这结论正确吗？应该如何验证？
不正确，应使动力或阻力不在竖直方向上进行实验。
练一练
【例3】如图，大人重750N，小女孩重250N。当大人坐在与跷跷板的转动轴距离为0.5m处时，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡？
已知：阻力F2=750N，阻力臂L2=0.5m，动力F1=250N。
求：动力臂L1的大小。
解：根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2，得
L1=
F2
F1
L2
=
250N
×
750N
0.5m
=
1.5m
答：小孩应坐在离转轴1.5m处。
讨论
1.根据杠杆平衡条件，比较动力臂和阻力臂的长短，怎样的杠杆省力？怎样的杠杆费力？怎样的杠杆既不省力也不费力？
2.比较下图中三种剪刀的动力臂、阻力臂长短有什么不同？请说明其中的道理。
（a）铁皮剪刀
（b）理发剪刀
（c）普通剪刀
三、杠杆的作用
1.杠杆的分类
动力臂和阻力臂关系 特点 杠杆类型
L1>L2 省力，但费距离 省力杠杆
L1L1=L2 既不省力，也不费力 等臂杠杆
活动2 认识生活中的杠杆
2.生活中的杠杆
(a)撬棒
(b)开酒瓶的启子
(c)托盘天平
活动2 认识生活中的杠杆
2.生活中的杠杆
(d)缝纫机踏脚板
(e)铡刀
(f)手动抽水机
分析上图中各杠杆的力臂，说说哪些杠杆省力，哪些杠杆费力，哪些杠杆既不省力也不费力？
活动2 认识生活中的杠杆
2.生活中的杠杆
(d)缝纫机踏脚板
(e)铡刀
(f)手动抽水机
(a)撬棒
(b)开酒瓶的启子
(c)托盘天平
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
说一说
同学们，生活中你熟悉的杠杆还有哪些？它是哪种类型的杠杆？请你给大家分享一下。
说一说
人体内许多部位的骨骼和肌肉组成的组织也构成杠杆。
如图，当手上握着或托着重物时，可将手、手腕、尺骨和桡骨看作一个整体，它的作用相当于杠杆。
请分析该杠杆的五要素，并说说该杠杆是个什么杠杆。
O
A
B
F1
F2
支点：肘关节相当于支点
动力：肱二头肌对桡骨和尺骨的拉力
阻力：物体对手的压力为
动力臂
阻力臂
该杠杆为费力杠杆
L1
L2
练一练
【例4】如图所示的工具，正常使用时属于费力杠杆的是( )
B
A.核桃夹
B.筷子
C.啤酒起子
D.手钳
探究杠杆的平衡条件
杠杆
课堂小结
定义
五要素
杠杆的平衡条件
杠杆分类
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
