11.1 科学探究：杠杆的平衡条件 （教学课件）(共27张PPT)—— 初中物理沪科版（2024）八年级全一册

(共27张PPT)
杠杆的平衡条件
第一课时
新课导入
影视剧中的杠杆
以下是生活中常见的几种工具：
剪刀
天平
核桃钳
结合实际使用过程，它们有什么共同的特点吗
它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒
探究新知
认识杠杆
知识点一
筷子
1.定义：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。
杠杆
2.特点：
①有力的作用
②能绕着固定点转动
③不易发生形变的硬棒
硬棒不一定是直棒，也可以是弯的或其他形状，如剪刀、羊角锤等。
小胖子来咯
3.杠杆的五要素
人们用棒撬动石头时，经常用图中的方式，这就利用了杠杆的原理。
固定点
F
硬棒
3.杠杆的五要素
支点
A
O
B
动力（F1）
阻力
（F2）
动力臂（l1）
阻力臂（l2）
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: 从支点到动力作用线的距离（l1）
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（l2）
动力：使杠杆转动的力（F1）
支点：杠杆绕着转动的固定点（O）
阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）
动力臂：从支点到动力作用线的距离（l1）
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（l2）
①力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点
到力的作用点的距离；
②力臂不一定在杠杆上；
③若力的作用线过支点，则力臂为零。
3.杠杆的五要素
①找支点；
②作力的作用线，即过力的作用点沿力的方向（或反方向）画一条直线；
③过支点作力的作用线的垂线段，标上垂足；
④用大括号或反向箭头标出支点到垂足间的线段，标字母l1或l2，该线段就是力臂.
4.力臂的画法
力臂的表示方法
O
F动
F阻
l动
l阻
小胖子又来咯
0胖量
例1 如图所示，是一个Z形杠杆，请在图中画出力F对支点O的力臂l。
l
实验：探究杠杆的平衡条件
知识点二
在使用杠杆中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。
所谓平衡状态
杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动的状态都叫平衡状态。
思考
杠杆在满足什么条件时才会平衡？
探究实验
杠杆的平衡条件
【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？
【猜想假设】
假设一：
假设二：
F1 · l1=F2 · l2
【实验目的】
1.探究杠杆的平衡条件。
2.学习如何分析实验数据来验证猜想。
杠杆、铁架台、钩码等。
【实验器材】
【实验设计】
利用下图的实验装置，通过改变支点两边悬挂钩码的个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系。
所挂钩码不宜过多。小心操作，避免钩码摔落造成物品损坏。
安全警示
思考
1.为什么支点要在杠杆的中点
3.挂钩码后，还可以调节平衡螺母吗
2.实验前为什么要调节杠杆两端平衡螺母
4.挂钩码后，为什么要调节杠杆在水平位置平衡
【实验步骤】
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1 0.05 0.5 0.1
2 0.5 0.2 1 0.1
3 1 0.15 1.5 0.1
求出每次实验中力与力臂的乘积，
第1次实验：________________________________
第2次实验：________________________________
第3次实验：________________________________
F1 l1 =1.0N×0.05m=0.5 N×0.1m= F2 l2
F1 l1 =0.5N×0.2m=1.0 N×0.1 m= F2 l2
F1 l1 =1.0N×0.15m=1.5N×0.1m= F2 l2
【实验结论】
杠杆的平衡条件为:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
即 F1 l1 = F2 l2.
即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。
【反思交流】
1. 实验结论与猜想是否有差异 结论是否可靠？还有进一步的改进措施吗
实验结论与猜想是相符合的。为使结论更加可靠，进一步改进的措施有：
(1)仔细调整，使每次实验时杠杆都在水平位置平衡；
(2)细心测量每个钩码的质量，看与其标明的质量是否一致；
(3)可以多测几组实验数据，避免实验的偶然性。
2.实验中，如果杠杆不在水平位置平衡，动力臂和阻力臂能否直接从杠杆上读出 为什么
实验中，如果杠杆不在水平位置平衡，那么动力臂与阻力臂都不在杠杆上，因此不能直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂。
【反思交流】
例2 如图是小兰探究“杠杆平衡条件”的实验装置。关于此实验，下列说法错误的是( )
A.杠杆在水平位置平衡是为了方便测量力臂
B.多次实验为了避免偶然性，得到普遍规律
C.要使杠杆在图示位置平衡，需要在B点挂
4个相同的钩码
D.为了保持杠杆水平平衡，在B点施加力的方向由①位置到②位置的过程中，所需施加的力大小不变
D
用力传感器探究杠杆的平衡条件
按图装配实验装置。先调节杠杆水平，在杠杆一侧悬挂钩码，另一侧连接传感器并使杠杆保持水平，记录此时杠杆两侧所受作用力的大小及动力臂和阻力臂。改变钩码或传感器到杠杆支点的距离，重复进行实验。分析杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系，总结杠杆的平衡条件。
D
I
S
实
验
室
学科综合
杆 秤
杆秤是中国古代的一大发明，秤锤、秤杆分别叫“权”和“衡”，寓意做任何事情都要权衡轻重。杆秤作为称量质量的工具，使用已经超过2000年，其工作原理正是杠杆平衡条件。
杆秤的设计与制作涉及杆秤的发展历史、制作工艺、材料选择以及定标的数值计算等知识。请大家查阅并整理资料，了解杆秤的发展历程及对社会发展的贡献；设计并制作一把兼具艺术性和实用性的杆秤。
随着科学技术的发展，测量质量的工具也在不断发展，杆秤已慢慢淡出了我们的生活。但是，物理天平、分析天平、超微量天平、电子汽车秤、电子吊秤等测量物体质量的工具却依然在我们生活中发挥着重要作用。请了解这些“新”工具，谈谈它们都“新”在哪儿
随堂练习
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
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
4.找出下图中动力和阻力，并画出杠杆力臂。
O
F1
F2
l1
l2
课堂小结
五要素
平衡条件
力臂的画法
杠 杆
定义
动力×动力臂=阻力×阻力臂
即 F1 l1 = F2 l2.
支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒