(共26张PPT)
第一节 探究：杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆及其平衡条件
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学习目标
1.认识杠杆
新课导入
探究点：
2.实验：探究杠杆的平衡条件
课堂小结
当堂评价
对点训练
3.用力传感器探究杠杆的平衡条件
对点训练
学习目标
物理观念：建立杠杆的概念及会确认杠杆的五要素；知道杠杆的平衡条件
科学态度与责任：在探究过程中注意加挂勾码个数和小心操作防止摔落造成物品损坏，养成细心实验、保护仪器安全的习惯
科学思维：能通过观察生活和生产劳动中的实例提取出杠杆的共同特征，建立起杠杆的概念；知道杠杆及其力臂都是建立的一种模型
科学探究：经历探究杠杆的平衡条件实验，能对探究结果进行猜想，能根据实验数据验证猜想，知道猜想与结论之间既有联系又有区别，两者相互促进，不断发展
新课导入
1
（1）观看“空间站上的机械臂”的短视频。
（2）谁来谈一下这个机械臂有什么作用和优点？
（3）机械臂就像空间站长出的手臂，很有用，很好用。我们生产、生活中有很多这样的机械已知在为我们服务，今天我们就来认识它们。
新课导入
2
“给我一个支点，我就能撬起地球！” 这是古希腊科学家阿基米德的名言。
支点是什么？用什么来撬动？
实际上这体现了阿基米德对杠杆这种机械的巨大威力的深刻理解和自信。如果有一个足够长的杠杆和一个合适的支点，就可以用较小的力撬起非常重的物体。
虽然在实际中，由于找不到这样的杠杆和支点，以及无法克服的许多现实条件限制，撬起地球是不可能实现的，但这句话展示了阿基米德在科学探索中的大胆想象和创新精神。
探究点1
认识杠杆
1.杠杆
（1）观看课本P255图11—1，描述并上台用两个直棒演示图中及下面不同的物体工作时的状态。
铡刀 跷跷板 羊角锤 撬棒
（2）教师引导，学生思考：仔细观察以上物体以及同学们进行的演示，小组讨论总结这些物品的特征
这些物品都围绕着一个点在转动。
在力的作用下绕一个固定点转动的硬棒称为杠杆
探究点1
认识杠杆
2.杠杆的五要素
（1）老师指导学生阅读课本P255“认识杠杆”部分，回答下列问题。
①支点(O)：
②动力(F1)：
③阻力(F2)：
④动力臂(l1)：
⑤阻力臂(l2)：
（2）老师用实物投影仪展示课本图，让学生上台明确五要素，并作点拨。
杠杆绕着转动的固定点
使杠杆转动的力
阻碍杠杆转动的力
从支点到动力作用线的距离；
从支点到阻力作用线的距离；
动力F1
动力作用线
阻力作用线
动力臂l1
阻力臂l2
支点
阻力F2
探究点1
认识杠杆
（3）思考、交流以下问题：
①支点、动力作用点、阻力作用点是否一定在杠杆上？
②动力和阻力分别使杠杆如何转动？
③阻力是石块的重力吗？
④什么是动力作用线和阻力作用线？
一定在杠杆上
图中动力使杠杆逆时针转动，阻力使杠杆顺时针转动。
不是，是石块对杠杆的压力。
提示：动力所在的直线为动力作用线，阻力所在的直线叫阻力作用线，根据需要延长或不延长。
探究点1
认识杠杆
3.杠杠力臂的确定
（1）步骤：着重介绍一下五步作力臂的画法（利用课件，边讲解、边演示）：
（2）以做动力F1的力臂为例示范（步骤和作图中序号对应）：
①
③
④
②
l1
⑤
①确定支点O；
②沿力的方向确定力的作用线，需要延长或反向延长的要画出来；
③从支点向力的作用线作垂线，标垂足，垂线通常用虚线；
④用大括号括出支点和垂足两点间部分即为力臂
⑤在旁边标上字母l1或l2 。
（3）概括为：一定支点，二画力线，三作虚垂线，四括具体段，五标字符串。
对点训练
按要求完成下列作图：如图所示，硬棒OB能绕支点O转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上。画出拉力F的力臂（用l表示）。
认识杠杆
l1
探究点2
1.提出问题
（1）物体平衡是指物体保持静止或保持匀速直线运动。何谓杠杆平衡？
（2）那杠杆的平衡与动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？
实验：探究杠杆的平衡条件
杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动。
杠杆匀速转动是有摩擦力影响及不便于操作，所以我们习惯上以杠杆保持静止作为平衡的平衡状态。
我们猜想杠杆平衡条件可能是力和力臂乘积要相等。
2.我们猜想
探究点2
3.设计实验方案
（1）观察下面甲乙两幅图，杠杆都保持静止，是平衡状态：
甲 乙
①那个图中的杠杆挂上重物后更容易确定力臂？为什么？
②如何调节使杠杆在水平位置静止？
实验：探究杠杆的平衡条件
甲图水平静止，挂上重物后力的方向竖直向下，力臂跟杠杆重合，方便测量力臂。（画图说明）所以实验过程中为了方便实验，我们调节杠杆在水平位置静止。
调节杠杆两端平衡螺母；调节规律：左高左调，右高右调。
探究点2
（2）实验步骤：
实验：探究杠杆的平衡条件
①用细线拴在杠杆中点，把杠杆挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力。把支点右边的钩码重量当作动力，支点左边的钩码重量当作阻力；量出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂；把数值填入设计的表中。
③改变力和力臂的数值，再做两次实验。
（3）设计记录数据表格：
实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m
1
2
3
探究点2
4.实验结论：
5.反思交流：
（1）为什么要多次实验？
（2）如果杠杆不在水平位置平衡，动力臂和阻力臂还能否直接从杠杆上读出？
实验：探究杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，
即：F1l1=F2l2。
排除偶然性，使结论具有普遍性。
不能
对点训练
如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
实验：探究杠杆的平衡条件
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；
平衡
对点训练
（2）为了便于测量 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：
。
实验：探究杠杆的平衡条件
力臂
左
2
左
变大
动力×动力臂=阻力×阻力臂
对点训练
（2）如果所用的压强计U形管中可选择染色的酒精、水以及水银中的某一种液体，为了实验现象更明显，应选用三种液体中的 装入U形管中；
（3）小明同学保持图中金属盒在水中的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，他发现U形管两侧的液面高度差变大了。于是得出了“液体的压强还与液体的密度有关，液体密度越大，压强越大”的实验结论。你认为他得出实验结论的过程是否合理？ ，理由是
。
酒精
实验：探究液体压强与哪些因素有关
不合理
没有控制液体深度相同
探究点3
用力传感器探究杠杆的平衡条件
1. 观看视频理解力传感器的使用方法和工作原理，强调其在实验中的优势，如能更准确地测量力的大小。
2. 实验方案设计
（1）调节杠杆在水平位置平衡。
（2）在杠杆一端悬挂勾码，另一侧连接力传感器并使保持水平静止，记录此时两侧所受拉力大小及力臂大小。
（3）改变勾码个数，或改变勾码位置，或改变力传感器位置，重复试验。
（4）分析每次杠杆平衡时的力的大小和力臂大小关系，总结杠杆的平衡条件。
课堂小结
杠杆
描述
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
实验探究
杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
当堂评价
1．如图所示，低头族已经成为了一种普遍现象。这个看似普通的动作其实隐藏着巨大的健康隐患。最新研究表明，当人低头玩手机时，B点为肌肉受力点，正确表示人低头时受力示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
1 23456
A
当堂评价
2．如图所示，手握在扳手不同位置，分别用大小相同的力沿顺时针方向拧螺母，最容易拧动螺母的位置是（ ）
A．A点 B．B点 C．C点 D．三点都一样
1 2 3456
C
当堂评价
3．如图所示，杆秤是中国最古老也是现今人们仍然在使用的衡量工具，它是根据 原理所制造出来以方便人们买卖。若左侧秤钩上的物体质量减小，应将秤砣向 侧调节。若秤砣有缺损，则杆秤所测物体的质量相比真实值会 （选填“偏大”或“偏小”）。
左
12 3 456
杠杆
偏大
当堂评价
4．如图所示，轻杆OB以O点为轴静止，请画出B点受到的拉力F1和阻力F2的力臂l2。
123 4 56
F1
l1
当堂评价
1234 5 6
5．如图甲所示，小胖在探究"杠杆的平衡条件"实验中所用的实验器材有：杠杆，支架，弹簧测力计，刻度尺，细线和质量相同的钩码若干个。
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，达到水平平衡状态；
左
当堂评价
1234 5 6
（2）杠杆调节平衡后，小胖在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡，于是小胖便得出了杠杆的平衡条件，他这样得出的不合理；原因是：
；
（3）实验结束后，小胖提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是： ；
（4）杠杆不处于水平位置能否平衡？甲乙意见不同。甲认为能平衡。于是他让每次杠杆倾斜时静止，做这个实验也得出了杠杆平衡条件，甲认为杠杆平衡不一定是水平的，甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪个实验方案好，并说明由：实验方案 好；理由是 。
只做一次实验结论不具有普遍性
杠杆自身重力对实验结论有影响
乙
方便测量力臂
当堂评价
12345 6
6.如图所示轻质杠杆OB保持水平平衡，其中OA长为0.6m，AB长为0.2m。B点处挂一重为12N的物体，求施加在A点竖直向上的力的大小。
解：由题意可得，O为支点，OA为动力臂，OB为阻力臂，由杠杆平衡条件可得： 所以：
答：竖直向上的拉力为16N。(共23张PPT)
第一节 探究:杠杆的平衡条件
第1课时 探究杠杆的平衡条件
第十一章 简单机械
1.杠杆:物理学中,在 下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。
2.杠杆的五要素
(1)支点:杠杆可以绕着转动的 点O。
(2)动力:使杠杆转动的力F1。
(3)阻力: 杠杆转动的力F2。
(4)动力臂:支点到 的距离l1。
(5)阻力臂:支点到 的距离l2。
知识清单
力的作用
固定
阻碍
动力作用线
阻力作用线
3.当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,我们就说此时杠杆处于 。
杠杆的平衡条件: ,即 。
平衡状态
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
[例1] 某市政府实行的“绿色早餐工程”采用了如图所示的推车供应早餐,餐点均匀摆放在餐车内。当服务员将推车前轮推到路沿A时,服务员向下按扶把,这时推车可以视为杠杆,支点是 (选填“前轮”或“后轮”);当后轮遇到路沿时,服务员向上提扶把,这时支点是
(选填“前轮”或“后轮”)。
典例分析
后轮
前轮
[例2] (2024遵义红花岗区三模)如图甲所示,用铁锹铲土时,铁锹可视为杠杆,图乙是其简化图,O为支点,请在图乙中画出作用力F的力臂l。
点拨:力臂是从支点到力的作用线的距离。从支点向力的作用线作垂线,垂线段的长度就是该力的力臂。
答案:如图所示
[例3] 小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件,实验使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。
(1)当杠杆静止时如图甲所示,为了方便测量力臂,需要调节杠杆在水平位置平衡,应当将杠杆的螺母向 (选填“右”或“左”)调节。
右
(2)在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如表所示。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
…
分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是 。
F1l1=F2l2
(3)本次探究经过多次实验的目的是 。
A.减小实验误差
B.寻找普遍规律
(4)如图乙所示,将A、B位置的钩码个数都减少一个,杠杆将会 .
(选填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)。
B
右端
下沉
(5)如图丙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C,杠杆都在水平位置平衡,弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa,在b位置斜向上的拉力为Fb,则Fa (选填“大于”“等于”或“小于”)Fb。
小于
基础题
1.下列力臂的画法正确的是( )
C
2.下列关于杠杆的说法,正确的是( )
A.杠杆一定是一根直的硬棒
B.杠杆的支点一定在杠杆上,且在杠杆的中间位置
C.作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力方向相反
D.力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上
D
3.用开瓶器开启瓶盖时,可以将开瓶器抽象为杠杆。不计开瓶器质量,如图中能正确表示开瓶器工作原理示意图的是( )
B
4.如图所示,一把尺子,在中点支起,两边挂上钩码,恰好平衡,在下列情况中,仍能保持平衡的是( )
A.左右两边钩码组各向内移动一格
B.左右两边钩码组各减少一个钩码
C.左右两边钩码组各减少一半钩码
D.左右两边钩码组各向外移动一格
C
5.(2024宁夏)如图是使用螺丝刀撬图钉的示意图,请在图中画出动力F1的力臂l1。
答案:如图所示
6.图甲中工人用工具搬运石头,该工具可简化成图乙中杠杆AB,移动支架,可使支点O在AB间移动。杆水平静止,忽略杆重。
(1)人对杆的压力为F1,绳对杆的拉力为F2,F1、F2竖直向下。
①在图乙中画出F1的力臂l1;
答案:如图所示
②F2的力臂l2= (用F1、F2、l1 表示)。
(2)同一石头仍悬挂在杆B端,人对杆A端的压力方向不变,只通过移动支点O使该压力变小,杆仍保持水平静止,支点O应向 (选填“A”或“B”)端移动。
B
中档题
7.如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB。在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡,拉力为F。下列说法正确的是( )
A.F的大小为物重的2倍
B.物重增加5 N,F的大小也增加5 N
C.物体悬挂点右移,拉力F会增大
D.将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小
C
8.(多选题)(2024贵州)如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析正确的是( )
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
ABD
9.如图所示是《天工开物》中记载的脚踏碓。脚连续踩踏踏板,木杠可绕O点上下运动,碓头不断砸打稻谷,从而达到将稻谷去皮的目的。若碓头质量为20 kg,踏板距离O点为1 m,碓头距离O点为1.5 m,则脚至少要施加 N的力才能将踏板踩下。(g取10 N/kg,不计木杠自重)
300
10.在图中画出力F的力臂l。
答案:如图所示
11.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,笑笑准备了如下器材:每格长度相等的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、重力均为0.5 N的钩码若干个。
(1)杠杆安装好后处于如图甲所示的静止状态,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向 (选填“左”或“右”)边移动。
左
(2)如图乙所示,杠杆处于水平平衡状态。若将杠杆两侧各增加一个钩码,那么杠杆的 (选填“左”或“右”)端下沉。
(3)笑笑用弹簧测力计代替钩码,如图丙所示,不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图像如图丁所示。图像中每个点与两坐标轴围成的图形面积相等,其原因是 .
。
右
阻力和阻力臂保持不变,根据杠杆的平衡条件可知,
动力与动力臂的乘积保持不变
素养题
12.某同学锻炼时,双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手掌支撑在竖直墙壁上,手臂水平,A为人体重心所在位置。此时墙壁对手掌的支撑力F如图所示,不计墙壁对手掌的摩擦力。
(1)该同学质量为50 kg,则墙壁对人的支撑力约为 N。(g取10 N/kg)
(2)若增大脚尖与墙壁的距离,手臂仍然水平支撑在墙壁上,支撑力F如何变化 ,并说明理由: .
。
187.5
变大
动力臂会减小,阻力臂会增大,阻力
(人的重力)大小不变,根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大中小学教育资源及组卷应用平台
第1课时 杠杆及其平衡条件
学习目标 1.建立杠杆的概念及会确认杠杆的五要素；知道杠杆的平衡条件。 2.能通过观察生活和生产劳动中的实例提取出杠杆的共同特征，建立起杠杆的概念；知道杠杆及其力臂都是建立的一种模型。 3.经历探究杠杆的平衡条件实验，能对探究结果进行猜想，能根据实验数据验证猜想，知道猜想与结论之间既有联系又有区别，两者相互促进，不断发展。 4.在探究过程中注意加挂勾码个数和小心操作防止摔落造成物品损坏，养成细心实验、保护仪器安全的习惯。
重点难点 重点：杠杆平衡条件及其探究过程
难点：杠杆五要素的确认
导学过程 自主学习1 认识杠杆 1.杠杆 （1）观看课本P255图11—1，描述并上台用两个直棒演示图中及下面不同的物体工作时的转动状态。 铡刀 跷跷板 羊角锤 撬棒 （2）仔细观察以上物体以及同学们进行的演示，这些物品的特征 答： 这些物品都围绕着一个点在转动 。在力的作用下绕一个固定点转动的硬棒称为 杠杆 。 2.杠杆的五要素 阅读课本P255“认识杠杆”部分，回答下列问题。 ①支点(O)：杠杆 绕着转动 的固定点； ②动力(F1)：使杠杆转动的力； ③阻力(F2)： 阻碍 杠杆转动的力； ④动力臂(l1)：从 支点 到 动力作用线 的距离； ⑤阻力臂(l2)：从 支点 到 阻力作用线 的距离。
合作探究1 1.思考、交流以下问题： ①支点、动力作用点、阻力作用点是否一定在杠杆上？ 答： 一定在杠杆上 。 ②动力和阻力分别使杠杆如何转动？ 答： 图中动力使杠杆逆时针转动，阻力使杠杆顺时针转动 。 ③阻力是石块的重力吗？ 答： 不是，是石块对杠杆的压力 。 ④什么是动力作用线和阻力作用线？ 答： 动力所在的直线为动力作用线，阻力所在的直线叫阻力作用线，根据需要延长或不延长 。 2.杠杠力臂的确定 （1）五步作力臂的画法： ①确定支点O； ②沿力的方向确定力的作用线，需要延长或反向延长的要画出来； ③从支点向力的作用线作垂线，标垂足，垂线通常用虚线； ④用大括号括出支点和垂足两点间部分即为力臂 ⑤在旁边标上字母l1或l2 。 （2）概括为：一定支点，二画力线，三作虚垂线，四括具体段，五标字符串。 3.对点训练： 按要求完成下列作图：如图所示，硬棒OB能绕支点O转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上。画出拉力F的力臂（用l表示）。 答案：
自主学习2 实验：探究杠杆的平衡条件 1.提出问题 （1）提示：物体平衡是指物体保持静止或保持匀速直线运动。何谓杠杆平衡？ 回答： 杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动 。 （2）那杠杆的平衡与动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？ 2.猜想与假设 （1）首先回顾平时玩的跷跷板： ①轻重不同的同学在跷跷板上如何保持平衡？ 答： 轻的离中间远一些，重的同学离得近一些 。 ②轻的同学换成重的同学坐在原位置还能平衡吗？要平衡应该怎样调节？ 答： 不平衡；重的同学再靠近中点一些 。 ③“人到中间的距离”是跷跷板的长度，还是力臂呢？如何证明呢？ 答： 是指力臂；可让一人在一端某个位置，另一个人在另一端某个固定位置分别用不同方向的力使跷跷板平衡，发现所用力不一样，所以影响杠杆平衡的因素是力臂长度，不是杠杆的长度 。 （2）针对以上现象发现：力大力臂短，力小时力臂长。我们猜想杠杆平衡条件可能是： 力和力臂乘积要相等 。
合作探究2 1.设计实验方案 （1）观察下面甲乙两幅图，杠杆都保持静止，是平衡状态： 甲 乙 ①那个图中的杠杆挂上重物后更容易确定力臂？为什么？ 答： 甲图水平静止，挂上重物后力的方向竖直向下，力臂跟杠杆重合，方便测量力臂。所以实验过程中为了方便实验，我们调节杠杆在水平位置静止 。 ②如何调节使杠杆在水平位置静止？ 答： 调节杠杆两端平衡螺母；调节规律：左高左调，右高右调 。 （2）实验步骤： 我设计的实验步骤： 。 （3）设计记录数据表格： 实验次数动力/N动力臂/m阻力/N阻力臂/m123
2.根据实验方案，确定实验器材： 铁架台、杠杆、勾码 3.按照实验方案进行实验，收集数据。 4.实验结论： 杠杆的平衡条件为： 动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2 。 5.反思交流： （1）为什么要多次实验？ 答： 排除偶然性，使结论具有普遍性 。 （2）如果杠杆不在水平位置平衡，动力臂和阻力臂还能否直接从杠杆上读出？ 答： 不能 。 6.对点训练： 如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。 （1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 平衡 ；（选填“平衡”或“非平衡”）状态； （2）为了便于测量 力臂 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向 左 （选填“左”或“右”）调节； （3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 2 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 左 （选填“左”或“右”）端将下沉； （4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （5）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
自我评价 1．如图所示，固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，A处受到膨胀螺丝水平方向的拉力为F（支架重力不计）。下列说法正确的是（ D ） A．直角三角形支架的A点为支点 B．若室外机向外移动，A点受到拉力变小 C．从安全角度分析，A处受到的拉力越大越安全 D．其它条件不变，边AC越长，A处受到的拉力越小 2．如图所示，人体的手臂可视为杠杆，手握哑铃抬起手臂，手臂在肱二头肌的拉力作用下绕肘关节O点转动。关于其原理，下列示意图正确的是（ C ） A．B． C． D． 3．下列工具在正确使用时不能看成杠杆的是（ D ） A．独轮车 B．螺丝刀 C．铡刀 D．粗绳 4．下列有关“探究杠杆的平衡条件”的描述中，错误的是 （ D ） A．杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态 B．安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡 C．如图保持测力计悬挂的位置不变，若斜向下拉，测力计示数会变大 D．测量过程中，若测力计指针不在整刻度线上，为方便读数可适当调节平衡螺母 5．在 力 的作用下，能绕 固定点 转动的硬棒叫做杠杆。支点到 力的作用线 的距离叫力臂，动力和阻力的方向 可能 相反，动力和阻力使杠杆转动的方向 一定 是相反（后两空均选填“可能”或“一定”）。 6．如图所示是自行车刹车把手及其示意图，刹车把手是一个简单机械，这种机械的名称是 杠杆 ，当把手处的作用力F =10N时，刹车拉线处的阻力F 大小为 40 N。捏刹车时，为了省力我们常将手 远离 （选填“靠近”或“远离”）固定点O。 7．如图所示，利用杠杆将物体在力F的作用下提起，请在图中作出动力F的力臂L和作用在杠杆上的阻力F2。 答案： 8．小川利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件。 （1）如图甲所示，在挂钩码前，小川发现杠杆静止时左端高右端低，接下来可向 左 （选填“左”或“右”）调节杠杆平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡； （2）小川在实验中多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如下表： 实验次数动力/N动力臂/cm阻力/N阻力臂/cm11.010.5221.521.0331.042.02
图乙是第2次杠杆平衡时的情景，杠杆平衡时的数据已填入表格，g取10N/kg，分析表中的数据，一个钩码的质量为 50 g，得到杠杆的平衡条件是 F1l1=F2l2 。； （3）同组的小文认为小川每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的 方向 （选填“大小”或“方向”）进行实验，所以做了如图丙所示的实验，当弹簧测力计从竖直方向a变为方向b时，弹簧测力计的示数变 大 （选填“大”或“小”）； （4）小川又将杠杆调至水平位置平衡，打算采用图丁的方式检验得出的平衡条件，你觉得该方案中杠杆自身的重力 不影响 （选填“会影响”或“不影响”）实验结果。
我的收获
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第1课时 杠杆及其平衡条件
物理观念:建立杠杆的概念,认识杠杆的五个概念;知道杠杆的平衡条件。
科学思维:能通过观察生活和生产劳动中的实例提取出杠杆的共同特征,建立起杠杆的概念;知道杠杆是一种模型。
科学探究:经历探究杠杆的平衡条件的实验,能对探究结果进行猜想,能根据实验数据验证猜想,知道猜想与结论之间既有联系又有区别,两者相互促进,不断发展。
科学态度与责任:在探究过程中注意加挂钩码个数和小心操作防止摔落造成物品损坏,养成细心实验、保护仪器安全的习惯。
教学重点:杠杆平衡条件及其探究过程
教学难点:杠杆五要素的确认
教师演示:两根直棒、力传感器、铁架台、杠杆、钩码
学生实验:铁架台、杠杆、钩码
教学环节 设计意图
一、创设情境 导入新课 视频导入:(1)观看“空间站上的机械臂”的短视频。 (2)谁来谈一下这个机械臂有什么作用和优点 学生比较感兴趣,畅所欲言大胆讨论。 (3)老师引导:机械臂就像空间站长出的手臂,很有用,很好用。我们生产、生活中有很多这样的机械在为我们服务,今天我们就来认识它们。 学源于思,思源于疑。先通过素材让学生感兴趣,有动力,有问题,有效引入课题
二、新课讲解 探究新知 探究点一:认识杠杆 1.杠杆 (1)指导学生观看课本P255图11-1,描述并上台用两个直棒演示图中及下图不同的物体工作时的状态。 铡刀 跷跷板 羊角锤 撬棒 (2)教师引导,学生思考:仔细观察以上物体以及同学们进行的演示,小组讨论总结这些物品的特征。 提示:这些物品都围绕着一个点在转动。 教师引导,学生归纳:在力的作用下绕一个固定点转动的硬棒称为杠杆。 2.杠杆的五要素 (1)老师指导学生阅读课本P255“认识杠杆”部分,回答下列问题。 ①支点(O):杠杆绕着转动的固定点; ②动力(F1):使杠杆转动的力; ③阻力(F2):阻碍杠杆转动的力; ④动力臂(l1):从 支点 到 动力作用线 的距离; ⑤阻力臂(l2):从 支点 到 阻力作用线 的距离。 通过展示生活中的实物图片及模拟其工作状态,拉近物理与学生的距离 先看书了解,再尝试明确,再听老师点拨,最后尝试应用,由易到难,步步深入
(2)老师用实物投影仪展示课本图,让学生上台明确五要素,并作点拨。 出示例题 [例题]按要求完成下列作图:如图所示,硬棒OB能绕支点O转动,A处用绳子拉住固定在墙壁上。画出拉力F的力臂(用l表示)。 答案:如图所示
探究点二:实验:探究杠杆的平衡条件 1.提出问题 (1)老师点拨提示:物体平衡是指物体保持静止或保持匀速直线运动。何谓杠杆平衡 学生交流后回答:杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动。 老师点拨:杠杆匀速转动时有摩擦力影响且不便于操作,所以我们习惯上以杠杆保持静止作为杠杆的平衡状态。 (2)那杠杆的平衡与动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系 2.猜想与假设 (1)首先回顾平时玩的跷跷板 ①轻重不同的同学在跷跷板上如何保持平衡 提示:轻的同学离支点远一些,重的同学离支点近一些。 ②轻的同学换成重的同学坐在原位置还能平衡吗 要平衡应该怎样调节 提示:不平衡;重的同学再靠近支点一些。 ③“人到支点的距离”是跷跷板的长度,还是力臂呢 如何证明呢 提示:是指力臂;可让一人在一端某个位置,另一个人在另一端某个固定位置分别用不同方向的力使跷跷板平衡,发现所用力不一样,所以影响杠杆平衡的因素是力臂长度,不是杠杆的长度。 (2)针对以上现象发现:力大时力臂短,力小时力臂长。我们猜想杠杆平衡条件可能是力和力臂乘积要相等(若猜想是力和力臂的加或减关系,告诉学生不同的物理量不能加减)。 3.设计实验方案 (1)观察下面(甲)、(乙)两幅图,杠杆都保持静止,是平衡状态。 ①哪个图中的杠杆挂上重物后更容易确定力臂 为什么 在学生交流、回答后,老师点拨:(甲)图水平静止,挂上重物后力的方向竖直向下,力臂跟杠杆重合,方便测量力臂。(画图说明)所以实验过程中为了方便实验,我们调节杠杆在水平位置静止。 通过对比让学生明确为什么实验时要保持杠杆水平静止
②如何调节使杠杆在水平位置静止 让学生思考和回答:调节杠杆两端平衡螺母;调节规律:左高左调,右高右调。 (2)实验步骤 ①用细线拴在杠杆中点,把杠杆挂在铁架台上,调节两端的平衡螺母,使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。 ②给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力。把支点右边的钩码重力当作动力F1,支点左边的钩码重力当作阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;把数值填入设计的表中。 ③改变力和力臂的数值,再做两次实验。 (3)设计记录数据表格 实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123
4.根据实验方案,确定实验器材 铁架台、杠杆、钩码 5.学生按照实验方案分组进行实验,收集数据。 6.实验结论 杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1l1=F2l2。 7.反思交流 (1)为什么要多次实验 提示:排除偶然性,使结论具有普遍性。 (2)如果杠杆不在水平位置平衡,动力臂和阻力臂还能否直接从杠杆上读出 提示:不能。 实验步骤和记录数据表格应充分让学生讨论,自主完成,老师只作个别点拨
三、归纳概括 课堂小结 学生讨论发言,梳理本节知识要点,老师随时补充。(“课堂小结”内容见PPT课件) 培养学生归纳总结的意识和能力
第一节 探究:杠杆的平衡条件
第1课时 杠杆及其平衡条件
一、认识杠杆
1.杠杆:在力的作用下,能绕着固定点转动的硬棒,叫做杠杆。
2.杠杆的五要素
支点(O):杠杆绕着转动的固定点;
动力(F1):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。
二、杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即:F1l1=F2l2。
见PPT课件
通过展示生活中常见的杠杆工具,如跷跷板、铡刀、羊角锤等,成功引起了学生的兴趣和好奇心,使他们能够迅速进入学习状态,为后续的教学奠定了良好的基础。
注重实验探究教学。组织学生进行了杠杆平衡条件的实验探究,让学生沉浸式全程参与,亲自动手操作,记录数据、分析数据,培养了学生的动手能力和科学探究精神。在实验过程中,学生们积极参与,小组合作默契,能够较好地完成实验任务,并得出了初步的结论。
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