《科学探究-杠杆的平衡条件》教案
【教学目标】
1、知识与技能
(1) 知道什么是杠杆，能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆；
(2) 理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂；
(3) 知道杠杆平衡的条件；能根据实际需要正确选择和使用杠杆。21世纪教育网
2、过程与方法
经历“探究杠杆平衡条件”的过程，参与科学探究活动，体验科学探究的全过程。培养学生的观察力、创造想象力；实验操作能力和数据处理能力；能根据自己制定的分类原则给杠杆分类；学习分类的方法。21教育网
3、情感态度和价值观
体验科学探究的乐趣，激起学生学习物理的兴趣，培养学生认真、细致和实事求是的科学态度。了解杠杆在我国古代的应用。21cnjy.com
【教学重点】
探究杠杆平衡条件。
【教学难点】
1.设计“探究杠杆平衡条件”的实验方案；
2．力臂的确定．
【教学方法】
实验导学 启发诱导
【课前准备】
杠杆和支架、钩码
【课时安排】
1课时
【教学过程】
导入新课
阿基米德曾说过这样一句话：给我一个支点我将撬动整个地球，你知道这句话包含什么物理知识吗？
这其中包含的物理知识:
杠杆原理，根据科学家计算，撬动地球的杠杆需要延伸到银河系以外！
那么什么是杠杆呢？
二、讲授新课
（一）、认识杠杆
观察生活中常见的几种机械，你能说出它们各自什么特点吗？
以上几种机械有一个共同的特点:它们都有一根能绕固定点转动的硬棒.
1、杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。
2、杠杆五要素
你能说出杠杆五要素的概念含义吗？
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点。
（2）动力：使杠杆转动的力。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。
力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线
画力臂的方法
(1) 找准支点
(2) 画出力的作用线
(3) 从支点到力的作用线作垂线段
(4)把符号标旁边（标垂足——直角符号， 标力臂——支点到垂足的距离，用 L1表示动力臂，L2表示阻力臂。）21世纪教育网版权所有
练习：画出杠杆的五要素
（二）、杠杆的平衡
1、杠杆的平衡
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。
那么，杠杆在什么条件下才能平衡呢？下面我们还是通过实验来探讨吧。
2、实验探究：杠杆的平衡条件
（1）、 提出问题：杠杆的平衡与哪些因素有关？
（2）、 猜想与假设：杠杆平衡的条件可能与“动力和动力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关。
3、制定计划与设计实验
（1）实验器材：带刻度的杠杆和支架、2个细铁丝环、钩码.
设计实验：
实验时，分别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。21·cn·jy·com
4、进行实验与收集证据
（1）实验步骤:
①检查器材; ②调节杠杆平衡;
③杠杆两边挂不同数量钩码，杠杆平衡后测出动力、阻力、动力臂、阻力臂;
④改变钩码数量和位置，杠杆平衡后再次测出动力、阻力、动力臂、阻力臂;
⑤整理器材。
（2）杠杆平衡条件视频
思考与讨论
①杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用
答案：作用是调节杠杆自身的平衡
②杠杆调平的方法是什么
答案：左边高向左调，右边高向右调
(1)把数据填入下表：
实验次数 动力臂F1/N 动力L1/N 动力×动力臂 阻力F2/N 阻力臂L2/N 阻力×阻力臂
1 2 10 20 1 20 20
2 3 10 30 2 15 30
依据表中记录的实验数据进行分析处理可知：
杠杆的平衡条件是：
动力×动力储=阻力x阻力
F1×L1=F2×L2
（三）、杠杆的运用
1、我国古代对杠杆的应用
杠杆在早就有了许多巧妙的应用。如捣米的舂及汲水的桔槔等都利用了杠杆的原理。
2、现在生产、生活中常见的几种杠杆
用钉锤撬钉子 跷跷板 钓鱼竿
3、杠杆的分类
杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2 得：
若l1＞l2，则F1 < F2 省力杠杆
若l1＜l2，则F1 < F2 费力杠杆
若l1= l2，则F1=F2 等臂杠杆
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
(1)省力杠杆
①动力臂大于阻力臂, 特点：省力费距离
②日常生活中的省力杠杆
用钉锤撬钉子 开瓶器
核桃钳 螺栓扳手
(2)费力杠杆
①动力臂小于阻力臂, 特点：费力省距离
②日常生活中的费力杠杆
镊子 筷子
船桨 钓鱼
（3）等臂杠杆
①动力臂等于阻力臂, 特点：既不省力也不省距离
②日常生活中的的等臂杠杆
信息窗
人的手臂——费力杠杆
人的手臂绕肘关节转动，可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动。肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力。www.21-cn-jy.com
显然我们的前臂是一种费力杠杆，举起一个重物，肌肉要化费6倍以上的力气，但是可以省距离，提高工作效率。2·1·c·n·j·y
动力臂小于阻力臂所以是费力杠杆
三、课堂练习
1、筷子是我国和部分国家特有的用餐工具。在正常使用筷子用餐时，筷子属于( )
A.省力杠杆，且省距离
B. 费力杠杆，但省距离
C.省力杠杆 ，但费距离
D.等臂杠杆，即不省力也不费力
答案：B
2、如图5所示，下列工具的使用，属于费力杠杆的是( )
A．镊子 B．钳子
C．起子 D．剪子
3.如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相 同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码，则（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
A．左端下降
B．右端下降
C．仍然平衡
D．无法判断
答案：A
4. 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
答案：D
5、图中关于F力臂的作图，正确的是 （ ）
A B C D
答案：C
四、课堂小结
（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就称为杠杆。
2、杠杆五要素:支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
（二）、杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件是： F1×L1=F2×L2
（三）、杠杆的运用
1、省力杠杆
2、费力杠杆
3、等臂杠杆
【板书设计】
科学探究-杠杆的平衡条件
杠杆
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。
支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
二、杠杆的平衡条件
F1×L1=F2×L2
三、杠杆的运用
1、省力杠杆
2、费力杠杆
3、等臂杠杆
【教学反思】
本节课的设计主要是围绕着实验探究进行的。由于日常生活中的杠杆现象学生都非常熟悉，因此，我在本节课教学中并没有花大量时间进行详细分析杠杆的基本概念，尤其是对力臂的画法并未加强训练，而是将重点放在学生进行科学探究，得出杠杆的平衡条件上。在整个教学过程当中，我始终是把学生放在一个学习的主体地位，而教师只是引领着学生进行研究的一个主导地位。现在的教学，不能像传授知识一样直接“教”给学生，而是要更多的创设机会，通过参与活动，让学生亲身体会到一个完整的探究过程——从提出疑问到自主讨论再到作出猜想然后实验验证以至最后的得出结论。并在教学中鼓励学生大胆猜想，对一个问题的结果作多种假设和预测。不再拘泥于某个特定的结论，要给学生充分的空间来发挥自己的才能。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 11 页 （共 12 页） 版权所有@21世纪教育网《科学探究-杠杆的平衡条件》练习
一、单选题
1、如图为吊车起吊货物的工作示意图,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直.下列说法正确的是( ).
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A. 匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小保持不变
B. 匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C. 匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D. 吊臂此时是一个省力杠杆 21·世纪*教育网
2、小梦在做“探究杠杆平衡条件”的实验时,先用杠杆两侧的挂钩进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示.他这样做的最终目的是( ).
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A. 便于直接读出拉力的大小 B. 便于提供不同方向的拉力
C. 便于正确认识力臂 D. 便于测量力臂的大小
3、观察如图所示的指甲刀的结构图,其中分析正确的是( ).
A. 一个杠杆,且是省力杠杆
B. 两个杠杆,一个省力杠杆,一个费力杠杆
C. 三个杠杆,一个省力杠杆,两个费力杠杆
D. 三个杠杆,一个费力杠杆,两个省力杠杆 2-1-c-n-j-y
4、在一根轻质杠杆的左右两端分别挂上200 N和300 N的重物时,杠杆恰好平衡,若将两边物重同时减少50 N,则杠杆( ).
A. 左端下沉 B. 右端下沉
C. 仍然平衡 D. 无法确定
5、如图所示,图中的工具或仪器属于省力杠杆的是( ).
A. A B. B C. C D. D
6、如图所示为自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是( ).
A. B点是支点,液压杆施的力是动力,货物的重力是阻力
B. B点是支点,物体A放在车厢前部可省力
C. C点是支点,物体A放在车厢后部可省力
D. C点是支点,物体A放在车厢前部可省力
7、下列说法正确的是( ).
A. 杠杆的力臂是指作用点到支点的距离
B. 把杆秤的秤砣加重一些,从杆秤上得到的示数比物体的实际质量小
C. 在实际生活中,既省力又省距离的机械是存在的
D. 使用杠杆必定省力
8、如图所示,在推油桶上台阶时,油桶( ).
A. 是杠杆,支点在A点 B. 不是杠杆
C. 是杠杆,支点在B点 D. 无法判断 21世纪教育网版权所有
二、填空题
9、如图所示是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景,已知地面对两个手掌的支持力为360 N,对两个脚尖的支持力为240 N,手掌到脚尖的距离为1.5 m,则运动员所受的重力为 N,人体重心到脚尖的水平距离为 m.
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10、如图所示,用一个小小的弹簧秤竟然称出了大象的重!他用了一根10 m长的槽钢,当槽钢呈水平平衡时,弹簧秤和大象到悬挂点的距离分别是9.54 m和0.06 m,若弹簧秤指示着20 kg的重量,则大象和铁笼共重约 t.
【来源：21·世纪·教育·网】
11、图中,杠杆调平衡后,将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处,杠杆仍然平衡。则两重物重力大小之比GA:GB= ;若再将两重物同时浸没在水中,则杠杆的 端将上升。
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三、解答题
12、某科学兴趣小组利用硬棒(质量不计)、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。如图所示,在C处挂一待测物体B,当重为8 N的物体A挂在D处时,硬棒在水平位置平衡,用刻度尺测得OC为6 cm,OD为18 cm。
【出处：21教育名师】
(1)此时物体B所受的重力是多少
(2)保持O点位置和物体A所受的重力不变,在C处挂上不同重力的物体,移动物体A的位置,使硬棒在水平位置平衡,分别在OE上标出相应的重力值所对应的刻度,就制成了一根能直接读出待测物体所受重力的杠杆。问该杠杆的刻度是否均匀 请说明理由。
13、如图所示是一种起重机的示意图,起重机重2.4×104 N(包括悬臂),重心为P1。为使起重机起吊重物时不致倾倒,在其右侧配有重M(重心为P2)。现测得AB为10 m,BO为1 m,BC为4 m,CD为1.5 m。(g取10 N/kg)
(1)若该起重机将重物吊升6 m,用时50 s,则重物上升的平均速度是多少
(2)现在水平地面上有重为2.44×104 N的货箱,它与地面的接触面积是3 m2。
①若起重机不加配重,在起吊货箱时,最大可使货箱对地面的压强减少多少
②若要吊起此货箱,起重机至少需加多少牛的配重
《科学探究-杠杆的平衡条件》参考答案
1、【答案】B
【解析】 由题图可知,伸缩撑杆施加的支持力是动力,货物对吊臂的拉力是阻力,此时动力臂小于阻力臂,吊臂是费力杠杆.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆对吊臂的支持力F1始终与吊臂垂直,动力臂L1不变,货物的重力(等于阻力F2)不变,但阻力臂L2减小,根据F1L1=F2L2可知,支持力F1逐渐变小,本题只有B项中的说法正确.【来源：21cnj*y.co*m】
2、【答案】 C
【解析】让杠杆在水平位置平衡,虽然便于读取力臂,但是这样得出的结论不具有普遍性,也易使人产生在杠杆平衡时,支点与力的作用点间的距离就是力臂的错误认识.所以,用弹簧测力计沿不同方向拉杠杆并使杠杆平衡,便于人们正确认识力臂,故本题答案为C.
3、【答案】C
【解析】CBA为省力杠杆,DBO和DEO为费力杠杆,C正确.
4、【答案】B
【解析】根据杠杆平衡条件知:L左×200 N=L右×300 N,=,两边各减50 N后,左侧为L左×150 N,右侧为L右×250 N,L左=L右.左侧:×150 N=225L右<250L右.杠杆不平衡,右端下沉,B正确.
5、【答案】A
【解析】 晾衣竹竿和脚踏板是费力杠杆,天平是等臂杠杆,行李车是省力杠杆,A正确.
6、【答案】 C
【解析】 车厢部分是杠杆,液压杆施加的是动力,货物的重力是阻力,C为支点,货物放在车厢的后部阻力臂较小,所以省力,C正确.www.21-cn-jy.com
7. 【答案】B
【解析】力臂是支点到力的作用线的距离,A错;秤砣加重后,离提纽(支点)距离应近些,被测物体从秤上得到的示数比实际质量小些,B正确;又省力又省距离的杠杆不存在,C错;使用杠杆时,若动力臂大于阻力臂,省力,反之费力,D错.2·1·c·n·j·y
8、【答案】C
【解析】油桶是杠杆,F为动力,桶重力为阻力,B为支点,C正确.
9、【答案】 600 0.9
【解析】无论以脚尖还是手掌为支点,阻力都是人受到的重力,设以脚尖为支点时,阻力臂为L,那么以手掌为支点时,阻力臂为1.5 m-L;以脚尖为支点时,有360 N×1.5 m=G×L,以手掌为支点时,有240 N×1.5 m=G×(1.5 m-L).联立解得L=0.9 m,G=600 N.www-2-1-cnjy-com
10、【答案】 3.18
【解析】根据杠杆平衡条件有m1gL1=m2gL2,20 kg×g×9.54 m=m2×g×0.06 m,m2=3.18×103 kg=3.18 t.21*cnjy*com
11、【答案】3∶5;左
【解析】根据图示可知,设一格的距离为l,则lA=5l,lB=3l;①由杠杆平衡条件GA×lA=GB×lB可得,两重物重力大小之比GA∶GB=lB∶lA=3l∶5l=3∶5;②物体浸入水中时,对杠杆的拉力F=G-F浮,因为两个物体的体积相等,都同时浸没在水中,所以它们受到的浮力相等,即F浮A=F浮B;因为GA×lA=GB×lB,F浮A×lA>F浮B×lB,所以(GA×lA-F浮A×lA)(GB×lB-F浮B×lB),因此杠杆的左端上升。
12、【答案】(1) 由杠杆平衡条件得，代入数据，解得GB=24 N
(2) 均匀。由G·OC=GA·l得G=l,由于GA,OC是定值,所以G与l成正比,因此刻度均匀。【版权所有：21教育】
13、答案：(1) 平均速度:v==0.12 m/s;
（2）①以B点为支点,根据杠杆的平衡条件,不加配重时,重物受到的向上的拉力为:F1·=G1·,
得F1==2.4×103 N,
减小的压强为:Δp== =800 Pa;
②需加的配重为:GM·= (G0-F1)·,
GM==4×104 N;21·cn·jy·com
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沪科版八年级下册第十章第1节
科学探究-杠杆的平衡条件
阿基米德曾说过这样一句话：给我一个支点我将撬动整个地球，你知道这句话包含什么物理知识吗？
导入新课
这其中包含的物理知识:
杠杆原理，根据科学家计算，撬动地球的杠杆需要延伸到银河系以外！
那么什么是杠杆呢？
导入新课
一、认识杠杆
观察生活中常见的几种机械，你能说出它们各自什么特点吗？
天平
核桃钳
剪刀
1、杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就称为杠杆。
以上几种机械有一个共同的特点:它们都有一根能绕固定点转动的硬棒.
2、杠杆五要素
你能说出杠杆五要素的概念含义吗？
o
F1
F2
杠杆五要素:支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
力的作用线
力的作用线
阻力臂
阻力
动力臂
支点
动力
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点。
（2）动力：使杠杆转动的力。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。
力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线
3、画力臂的方法
(1) 找准支点
(2) 画出力的作用线
(3) 从支点到力的作用线作垂线段
(4)把符号标旁边（标垂足——直角符号， 标力臂——支点到垂足的距离，用 L1表示动力臂，L2表示阻力臂。）
练习：画出杠杆的五要素
F1
F2
L1
L2
O
钓鱼竿
二、杠杆的平衡
1、杠杆的平衡
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。
那么，杠杆在什么条件下才能平衡呢？下面我们还是通过实验来探讨吧。
2、实验探究：杠杆的平衡条件
（1）、 提出问题：杠杆的平衡与哪些因素有关？
（2）、 猜想与假设：
杠杆平衡的条件可能与“动力和动力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关。
3、制定计划与设计实验
（1）实验器材：带刻度的杠杆和支架、2个细铁丝环、钩码.
实验时，分别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。
设计实验：
①检查器材; ②调节杠杆平衡;
③杠杆两边挂不同数量钩码，杠杆平衡后测出动力、阻力、动力臂、阻力臂;
④改变钩码数量和位置，杠杆平衡后再次测出动力、阻力、动力臂、阻力臂;
⑤整理器材。
4、进行实验与收集证据
（1）实验步骤:
（2）杠杆平衡条件视频
思考与讨论
①杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用
答案：作用是调节杠杆自身的平衡
②杠杆调平的方法是什么
答案：左边高向左调，右边高向右调
实验次数 动力臂F1/N 动力L1/N 动力×动力臂 阻力F2/N 阻力臂L2/N 阻力×阻力臂
1 2 10 20 1 20 20
2 3 10 30 2 15 30
(1)把数据填入下表：
依据表中记录的实验数据进行分析处理可知：
杠杆的平衡条件是：
F1×L1=F2×L2
三、杠杆的运用
1、我国古代对杠杆的应用
捣米的舂
桔槔
2、现在生产、生活中常见的几种杠杆
钓鱼竿
用钉锤撬钉子
跷跷板
杠杆平衡条件：
F1l1＝F2l2
F1
F2
=
l2
l1
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。
3、杠杆的分类
得：
(l)省力杠杆
F2
阻力臂L2
动力臂L1
动力
阻力
支点
F1
o
①动力臂大于阻力臂, 特点：省力费距离
②日常生活中的省力杠杆
用钉锤撬钉子
开瓶器
核桃钳
螺栓扳手
(2)费力杠杆
①动力臂小于阻力臂, 特点：费力省距离
②日常生活中的费力杠杆
镊子
筷子
船桨
钓鱼
（3）等臂杠杆
既不省力也不省距离
①动力臂等于阻力臂, 特点：
动力臂L1
阻力臂L2
F1
F2
跷跷板
②日常生活中的的等臂杠杆
天平秤
人的手臂绕肘关节转动，可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动。肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力。
显然我们的前臂是一种费力杠杆，举起一个重物，肌肉要化费6倍以上的力气，但是可以省距离，提高工作效率。
信息窗
人的手臂——费力杠杆
肱二头肌
支点
F1
动力臂L1
阻力臂L2
动力臂小于阻力臂所以是费力杠杆
1.筷子是我国和部分国家特有的用餐工具。在正常使用筷子用餐时，筷子属于( )
A.省力杠杆，且省距离
B. 费力杠杆，但省距离
C.省力杠杆 ，但费距离
D.等臂杠杆，即不省力也不费力
课堂练习
B
2. 如图5所示，下列工具的使用，属于费力杠杆
的是( )
A
C．起子
A．镊子
B．钳子
D．剪子
3.如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相 同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码，则（ ）
A．左端下降
B．右端下降
C．仍然平衡
D．无法判断
A
4、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
5. 图中关于F力臂的作图，正确的是 （ ）
L1
F1
F1
O
A
F1
L1
D
L1
C
F1
O
L1
B
C
课堂小结
（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就称为杠杆。
2、杠杆五要素:支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
（二）、杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件是： F1×L1=F2×L2
（三）、杠杆的运用
1、省力杠杆
2、费力杠杆
3、等臂杠杆
