杠杠的平衡条件

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第九章 机械与人
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
教学目标：
1、知识与技能
（1）能通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取出共同的特征，并能在杠杆上确认动力、阻力、支点、动力臂、阻力臂。
（2）能根据一定的标准对杠杆使用、特点、以及作用效果等进行分类。
（3）了解并掌握杠杆平衡条件及其作用
2、过程与方法
通过参与科学探究活动，能对杠杆平衡条件进行猜想与假设，并设计验证方案，对获得的信息进行处理，得出杠杆平衡条件。
3、情感、态度与价值观
（1）培养学生探索杠杆在日常生活中应用的兴趣。
（2）结合我国古代劳动人民对杠杆的研究和应用的事例介绍，激发学生对祖国古代文明的自豪感，进而唤起他们对祖国的热爱。
教学重点：
①认识杠杆及动力、阻力、动力臂、阻力臂。
②杠杆一平衡条件的探究。
③杠杆的分类。
教学难点：
杠杆力臂的作法，探究杠杆平衡的条件
教学过程：
一、新课导入
陶基为德曾经说过：“给我一根足够长的棒，我能撬动地球。”他说这话的依据是什么？要知道其中的科学道理就得学习——杠杆及原理。
1、认识杠杆
（1）杠杆：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学叫杠杆。
（2）杠杆的“一点二力二臂”支点：杠杆转动时固定不动的点（0）；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）。
杠杆的三要素：
力的作用、固定点、硬棒。
A
O
F1动力 L1动力臂
L2阻力臂
F2阻力
2、杠杆的平衡
实验探究
[提出问题]当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时。我们就说杠杆平衡了，杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在怎样的关系呢？
[猜想]猜想①：动力+动力臂=阻力+阻力臂
猜想②：动力-动力臂=阻力-阻力臂
猜想③：=
猜想④：动力×动力臂=阻力×阻力臂
[设计实验]
器材：质量相同的钩码一盒
支架、杠杆
X L2 L1
[实验方案]
（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）照图1-02所示那样，在杠杆两边挂上不同数量的钩码。调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，这时杠杆两边受到钩码的作用力都等于钩码重。
（3）把支点右方的钩码重当作F1动力、支点左方的钩码重当作动力臂L1、数出杠杆上动力臂L1、和阻力臂L2所对应的长度单位数，把测得的结果记录下来。
（4）依据记录的实验数据进行分析处理，与上面的猜想与假设对照、得出结论。
[进行实验]
按上面方案进行实验，收集的数据见下表：
实验次数 动力F1（N） 动力臂L1（m） 阻力F2（N） 阻力臂L2（m）
1 0.98 0.05 0.49 0.10
2 1.47 0.05 0.49 0.15
3 0.98 0.15 1.47 0.10
4 1.96 0.05 0.98 0.10
[分析论证]
从猜想①②去分析显然不合理，因为两个量相加或相减,其单位必须相同，而力与力臂的单位是不同的，因此只要验证猜想③④，显然猜想③，动力/动力臂≠阻力/阻力臂，从猜想④分析发现动力×动力臂=阻力×阻力臂。
字母表示是：F1 L1= F2 L2
3、杠杆的分类
（1）杠杆平衡条件：F1 L1= F2 L2
（2）杠杆分为省力杠、费力杠杆和等臂杠杆。省力杠杆费距离省距离杠杆费力、既省力又省距离的杠杆的不存在。
杠杆的平衡条件：杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力作用处于平衡处于静止时使用杠杆的，杠杆平衡也不一定是静止在水平位置，任何位置静止都是平衡，杠杆平衡时有F1 L1= F2 L2或=。
（3）杠杆分类
①省力杠杆：L1﹥L2 F1﹥ F2
②费力杠杆：L1﹤L2 F1﹤ F2
③等臂杠杆：L1=L2 F1= F2
4、古代的杠杆
捣谷的舂、汲水的桔槔
5、杠杆力臂作图：
（1）作一个力臂的方法：①找支点于 ②过力的作用截点、沿力的方向，画力的作用线。③从支点向力的作用线作垂线即为力臂。
课堂小结：通过对本节内容的学习让学生对杠杆有一定的认识，并可以从杠杆的使用、特点、效果等不同角度进行分类，知道有的杠杆可以省力、有的杠杆可以方便工作。同时掌握杠杆平衡条件。
作业：课本P158 2、3 、4 、5、6
本节巩固练习：
1、钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具，它的钳口刻纹是用 的方法增大摩擦的，用钢丝钳剪断铁丝时，它是 杠杆。（填“省力”，“费力”）
2、某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验：（1）实验前，发现杠杆处于如图A所示的位置，为了使杠杆在 位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向 （填“右”或“左”）移动，目的是了能在杠杆上 ；（2）杠杆平衡时，若在a点挂2个50g钩码，那么在b点应该挂 个50g钩码才能使杠杆恢复平衡。
A A O B
图（1） 图（2）
3、如图（2）所示，杠杆在F1和F2的作用下平衡，已知A0﹥B0，若F1和F2的作用下平衡，已知A0﹥B0，若F1和F2的大小和方向都不变，将它们的作用点同时向支点移动相同的距离L，那么（ ）
A、杠杆B端向下倾斜 B、杠杆A端向下倾斜
C、杠杆仍保持平衡 D、条件不足，无法判断
4、人们使用下列器械，其中作用原理相同的一组（ ）
A、杠杆、弹簧测力计 B、瓶盖耗子、托盘天平
C、镊子、吃饭用的筷子 D、拧螺丝扳手、钓鱼竿
5、画出下图（3）中作用在杠杆上的力F1 F2的力臂。
F2
O A
O A L2 F1
F1
图（3） 图（4）
6、如图（4）所示，杠杆OA的力F1、 F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，在图中画出力F1的力臂和力F2。
7、如图（5），杠称是民间的一种测量工具，使用时，将待测物体挂在秤钩A上，用手拎住秤纽B或C（相当于支点）砰砣D在秤杆E上移动，当杆称水平平衡时就可以在秤杆上读出读数。
（1）从科学的角度来看，杠杆应该是一种测量 大小的工具。 O O E
B C 图（5）
（2）根据杠杆平衡的条件分析，使用杆称时，当从秤纽C换到秤纽B时，最大测量值将变 。
L
L
O
F2
F1
F2
D
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A
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