第一节 科学探究：杠杆的平衡条件 （课件）初中物理沪科版八年级全一册 课件

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第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆的平衡条件
第十章 机械与人
初中物理沪科版八年级全一册
新课导入
在生产、生活中，人们常常需要借助机械来完成特定的任务。
下面是生活中常见的几种机械，你能说出它们各有什么特点吗？
以上几种机械有一个共同的特点，它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒。
在物理学中，这种在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。
推进新课
认识杠杆的几个概念
用棒撬动物体
支点
A
O
B
动力（F1）
阻力（F2）
动力臂（l1）
阻力臂（l2）
支点
动力
动力臂
阻力
阻力臂
杠杆绕着转动的固定点，用O表示。
使杠杆转动的力，用F1表示。
从支点到动力作用线的距离，用l1表示。
阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
从支点到阻力作用线的距离，用l2表示。
杠杆的五要素
什么是力臂？
力臂是支点到力的作用线的垂直距离。
思考讨论：
1.力臂是一定在杠杆上吗？
2.杠杆是否都是直的？
不一定
杠杆可以是直的，也可以是弯的
3.如果力的作用线过支点，力臂为多少？
力臂为0
例1 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。
l2
O
A
l2
F1
l1
F2
画力臂的步骤：
（1）确定杠杆的支点 O；
（2）过力的作用点沿力的方向用虚线画出力的作用线；
（3）过支点 O 向力的作用线作垂线，标出垂直符号；
（4）用大括号标出支点到垂足间的线段，标字母 l1 或 l2 ，该线段就是力臂，力臂常用虚线画出。
杠杆的平衡
什么是杠杆的平衡？
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说此时杠杆处于平衡状态。
探究实验
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呢？
猜想与假设
杠杆平衡的条件可能与作用力大小和力臂有关。
探究杠杆平衡条件的实验
点击画面播放
进行实验与收集证据
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力臂 F2/N 阻力臂 l2/m
1
2
3
F1
F2
o
l1
l2
杠杆
平衡
螺母
实验探究
交流与合作
杠杆的平衡条件：
动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
公式表示为：F1·l1 = F2·l2
计算时，单位要统一。
1.两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡，则( )
A.这两个力的大小必须相等
B.这两个力的力臂长必须相等
C.力臂较长的那个力比较大
D.力臂较长的那个力比较小
D
随堂练习
2.下列杠杆平衡的是（杆重和摩擦力均不计） （ ）
C
3.如图所示的杠杆处于水平平衡，若在杠杆两 边的钩码下再加一个钩码（钩码的质量都相同），杠杆将（ ）
A.还继续处于水平平衡
B.右端上升，左端下降
C.右端下降，左端上升
D.无法确定杠杆的运动状态
C
A
O
B
C
F2
F1
如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B端，其中AO＝0.1m ，AB＝1m，OC＝0.7m，要撬起重为1400N的石头，需要在B端竖直向下用多少牛的力才能撬起石头？
4.计算题
已知：l2=AO=0.1m , l1=OC=0.7m , F2=G=1400 N
求：F1=
解：由杠杆平衡条件：F1l1=F2l2可得：
答：需要在B端竖直向下用200N的力才能撬起石头。
1.学习了杠杆、支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂等概念。
2.探究了杠杆的平衡条件是
动力 动力臂=阻力 阻力臂
公式表示为：F1l1= F2l2
课后小结
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
第2课时 杠杆的应用
第十章 机械与人
初中物理沪科版八年级全一册
=
动力臂
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。
F1×l1=F2 ×l2
动力×动力臂=阻力×阻力臂
杠杆平衡的条件？
动力
阻力
阻力臂
F1
F2
l1
l2
=
新课导入
推进新课
生产、生活中常见的杠杆
用钉锤撬钉子
跷跷板
钓鱼竿
根据杠杆的平衡条件，可以知道杠杆的运用有三种情况。
（1）动力臂大于阻力臂：这种杠杆用较小的动力就可以克服较大的阻力。这种杠杆使用起来省力，常被称为省力杠杆。
（2）动力臂小于阻力臂：这种杠杆要使用比阻力大的动力才能克服阻力。这种杠杆使用起来费力，常被称为费力杠杆。
（3）动力臂等于阻力臂：这种杠杆动力与阻力大小相等就能使杠杆平衡了。这样的杠杆既不省力，也不费力，常被称为等臂杠杆。
你能说出下图中的杠杆谁省力、谁费力、谁既不省力也不费力吗？
杠杆无论是省力的还是费力的都各有特长，在运用时应扬长避短，将其运用于不同的地方。
省力杠杆
O
F1
F2
l2
l1
l1
l2
F2
F1
>
<
特点：省力但费距离
应用：杆秤、羊角锤撬钉子
费力杠杆
O
F2
F1
l1
l2
l1
l2
F2
F1
<
>
特点：费力但省距离
应用：缝纫机踏板、钓鱼竿、人体手臂
等臂杠杆
O
F1
F2
l2
l1
l1
l2
F2
F1
=
=
特点：既不省力又不省距离
应用：天平
l1
l2
F1
F2
O
l1
F2
l2
O
F1
l1 > l2
F1 < F2
省力杠杆
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
使用费力杠杆的目的是什么？
省距离
杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
归纳
l1 > l2
F1 < F2
(动力<阻力)
省力
费距离
省距离
费力
既不省力也不省距离 l1 < l2
F1 > F2
(动力>阻力)
l1 = l2
F1 = F2
(动力=阻力)
哪些是省力杠杆,哪些是费力杠杆 并说明原因。
交流与讨论
两人一组就下面的某一专题进行调查研究，写出调查报告，并在班上进行交流。
人体中的杠杆
自行车中的杠杆
厨房中的杠杆
工业生产中的杠杆
各种不同用途的剪刀
中国古代的杠杆
农业生产中的杠杆
使用时哪把最省力？
哪把最费力？
1.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
C
随堂练习
2.如图所示的简单机械，属于省力杠杆的是（ ）。
C
3.如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会（ ）
A.右端下沉 B.左端下沉
C.杠杆仍然平衡 D.无法判断
B
4.如图所示，一轻质杠杆 AC 可绕支点 O 自由转动，在B点挂一重为 G 的物体。为使杠杆在水平位置保持平衡，画出施加在杠杆上最小力 F 的示意图。
l
F
5.一根轻质扁担长 1.8 m，前后两端分别挂上重600N和200N的货物，问：人肩应挑在离前端多远处才能使扁担平衡？
分析：人肩挑处是
扁担的支点O，前
后两货物的重分别
为动力和阻力，要
求的肩处离前端的
距离是动力臂。
F1=G1＝600N
F2 = G2＝200N
O
l1
l2
l=1.8m
已知：l =1.8m ，F＝600N，F2＝200N ，求：l1=
解：根据 l1＋l2＝ 1.8m 得出
　　　 l2 = 1.8m－l1－－－－－（1）
根据杠杆的平衡条件：
　　　 F1l1 ＝ F2l2 －－－－－（2）
　　　 将（1）代入（2）得
　　　 600N × l1 ＝ 200N × （1.8m－l1）
解之得：l1 = 0.45m
答：人肩应挑在离前端0.45m处才能使扁担平衡。
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