10.1《科学探究：杠杆的平衡条件》课件 年沪科版八年级物理全一册(共45张PPT)

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第十章 机械与人
第一节 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。”--阿基米德
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
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
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
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：通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线。
力的作用线
杠杆五要素
画出图中杠杆各力的力臂
F1
l1
l2
F2
O
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上字母l1或l2。（括母）
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
l2
F2
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
l2
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
l2
F2
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
F2
F1
l1
l2
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
F2
l2
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l2
F1
l1
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
O
F1
F2
l2
l1
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
l2
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
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
带有刻度的杠杆
平衡螺母
平衡螺母
实验器材
1、实验前如何调节杠杆的平衡？
给杠杆增加
平衡螺母
制定计划与设计实验
调节方法：左偏右调
右偏左调
调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的：①便于测量力臂。② 消除杠杆重力对实验的影响。
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。
2、实验中如何方便地改变动力和阻力的大小？
用钩码和
弹簧测力计
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
1、调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
进行实验与搜集数据
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。
实验数据：
实验中多次测量的目的是什么？
寻找普遍性规律，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
分析与论证
F1L1＝ F2L2
即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。
F1
L1
F2
L2
＝
归纳结论：杠杆的平衡条件：
公式：F1×L1＝F2×L2
或
即：力与力臂成反比。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。
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
L1
O
L1
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（费距离杠杆）
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（省距离杠杆）
费力杠杆：
动力臂小于阻力臂；动力大于阻力
特点：
费力，但是省距离
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
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