9.1 科学探究：杠杆的平衡条件导学案

第九章 《机械和人》
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
【学习目标】
1、能从生活生产劳动中识别杠杆，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进行分类。
3、通过参与科学探究活动，能对杠杆的平衡条件进行猜想和假设，并设计出验证方案，能对获得的数据进行分析处理得出杠杆的平衡条件。
4、培养探索杠杆在日常生活中应用的兴趣。
【学习重、难点】
重点：杠杆的平衡条件
难点：力臂的画法
【预习导航】
1、在物理学中，将一根在 下可绕固定点转动的硬棒称
，这个固定点叫 。
2、使杠杆转动的力叫 ，阻碍杠杆转动的力叫 ，从指点到动力作用线的垂直距离叫 ，从指点到阻力作用线的垂直距离叫 。当力的作用线通过支点时，力臂的大小为 。
3、杠杆的平衡条件是 ，它的数学表达式是
。
4、夹砝码的镊子是 杠杆，使用它时可以省 ；常用的剪指刀是 杠杆，使用它可以省 ；实验室常用的托盘天平是
杠杆。
【教学过程】
知识点：1、杠杆的概念：在力的作用下绕固定点转动的硬棒。杠杆可以是直的，也可以是弯的。2、杠杆的组成：三点（支点、动力作用点、阻力作用点）、两力（动力、阻力）、两力臂（动力臂、阻力臂）。力臂的概念；支点到力的作用线的距离。3、杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1 L1=F2 L2 4、杠杆的种类：省力杠杆（动力臂大于阻力臂）如钳子、铡刀等；费力杠杆（动力臂小于阻力臂）如镊子、钓鱼杆等；等臂杠杆（动力臂=阻力臂）如定滑轮、天平等。
问题设计：1、在用酒起子起瓶盖时你能找出它的支点，动力作用点，阻力作用点并画出动力臂和阻力臂吗？
2、说一说你身边的杠杆哪些属于省力杠杆，哪些属于费力杠杆？哪些属于等臂杠杆？
3、要使作用在杠杆上的动力最小，条件是什么？
4、某杠杆平衡，是因为力相等还是力臂相等？
合作探究
1、 阅读课本154页“认识杠杆”后回答：
杠杆：
支点：
动力：
阻力：
动力臂：
阻力臂：
熟悉图9－2的杠杆的组成和力臂的示意图的画法。
动脑筋：力的作用点到支点的距离就是力臂吗？
2、 动手探究
根据课本155页“探究杠杆的平衡条件“一实验回答下列问题：
（1） 针对该实验你能提出哪些问题？
（2） 针对提出的问题你能有哪几种假设？
（3） 该实验应该准备哪些实验器材？
（4） 画出该实验的表格
（5） 实验时为何要让杠杆水平静止？
（6） 实验次数要三次以上的目的是什么？
（7） 该实验的结论：
3、 联系实际
阅读课本157页的“杠杆的种类“回答下列问题
杠杆分几类？分别举出几个例子进行说明。
跟踪练习：
A组
1、使用杠杆时，若L动>L阻，杠杆为 ，如 ；
若L动=L阻，杠杆为 ，如 ；若L动2、钓鱼杆、铡刀、筷子、啤酒瓶起子中属于省力杠杆的是 。
3、人的前臂是一个 杠杆，肘关节相当于杠杆的 ，手中
的物体的重力为 力，肱二头肌对前臂骨骼施加的力是 。
4、一杠杆的动力臂与阻力臂之比为8:9，当杠杆平衡时，加在杠杆上的动力跟阻力之比为 ，此杠杆为 杠杆。
B组
5、将重为80牛的物体挂在1.8米长的杠杆一端，在另一端加上16牛的动力时杠杆平衡，则动力臂与阻力臂之比为 ，动力臂长为 米。
6、如图11—1所示，是脚踩式垃圾箱的示意图，
下列说法中正确的是（ ）
A、 两杠杆均为省力杠杆
B、 ABC为省力杠杆
C、 两杠杆均为费力杠杆
D、A1 B1 C1为省力杠杆
C组
7、如图11—2所示，一直杆可绕O点转动
，杆的下端挂一重物，为提高重物，用一个始终跟直杆垂直的力F使直杆由竖直位置慢慢转终跟直杆垂直的力F使直杆由竖直位置慢慢转到水平位置，在这个过程中这个直杆（ ）
A、始终是省力杠杆 B、始终是费力杠杆
C、先是省力的后是费力的D、先是费力的后是省力的
8、如图11—3所示为一杆秤，
下列说法正确的是（ ）
A、 B点为支点
B、 G物LAB=G砣LBO
C、 若在秤砣下加一块 磁铁时测量值偏大
D、 把秤砣下扣去一块时测量值偏大
【小结】
本节主要学习了：杠杆的概念、杠杆的组成、力臂的概念、杠杆的平衡条件、杠杆的种类。
【当堂测试】
A组
1、关于力臂下列说法中正确的是 （ ）
A、 力臂一定在杠杆上
B、 动力作用线到支点的距离叫动力臂
C、 阻力作用点到支点的距离叫动力臂
D、 力的作用线通过支点，这个力不会破坏杠杆的平衡
2、如图11—4所示，杠杆处于平衡
状态，每个钩码的质量相等，若在两端再加
1个同样的钩码，要使杠杆恢复平衡，可行
的方法是（ ）
A、 左侧的钩码向左移一格，左侧的钩码不动
B、 左侧的钩码向左移一格，右侧钩码向右移一格
C、 左侧的钩码向左移一格，右侧的钩码不动
D、 左侧的钩码不动，右侧钩码向右移一格
3、在等臂杠杆两端各挂等重的铁块和铝块，杠杆平衡，若将铁块和铝块同时浸没水中（ρ铁>ρ铝）则（ ）
A、杠杆仍平衡 B、杠杆右端上翘
C、杠杆左端上翘 D、与浸入深度有关，无法判断
4、下列所给的装置中属于费力杠杆的是（ ）
A、用锨除土 B、手推车 C、剪铁用的剪刀 D、夹煤球的夹子
5、如图11—5所示，粗细不均匀
的木棒支在B点恰好静止，若从B点切断，
则（ ）
A、两边一样重 B、AB段重
C、BC段重 D、无法确定
B组
6、用一个不等臂杠杆测物体的质量，把物体放在左盘时，右盘放
4克的砝码时恰好平衡，若把物体放右盘，左盘放16克砝码时恰平衡，则物体的质量为（ ）
A、20克 B、10克 C、8克 D、12克
7、一粗细不均匀的木棒放在水平地面上，若轻轻抬起粗的一端，用的力为40牛，若轻轻抬起细的一端，用的力为10牛，则此木棒重为（ ）
A、30牛 B、50牛 C、400牛 D、25牛
8、跷跷板上一端坐一小孩，一端坐一大人，恰好平衡，则如下说法中正确的是（ ）
A、大人小孩一样重 B、大人小孩的力臂一样大
C、大人的力臂大 D、小孩的力臂大
9、均匀木条AOB形状如图11—6所示
，已知AO=OB，在O点系一线悬挂起来，使AO段
处于水平后放手，放手后（ ）
A、木条保持静止状态 B、木条A端下降
C、木条B端下降 D、条件不足无法判断
10、一架天平左盘放盛有水的杯子，右盘加砝码直至天平平衡，现用细线吊着一金属块缓慢浸入水中而不接触杯壁和杯底，水未溢出，则（ ）
A、左端下降 B、右端下降 C、仍然平衡 D、无法判断
C组
11、如图11—7所示，杠杆B端挂
一重物，在A端可加图示的四个力中的一个，要
使杠杆平衡，在A端加的最小的力是 牛。
12、如图11—8所示，一根质量
均匀的直尺放在水平桌面上，全长的伸出桌
外，在伸出端挂一重为5牛的物体G时，直尺
仅对桌边沿有压力，则此直尺重为 。
13、如图11—9所示，在粗细不
均匀的杠杆的细端施加一个始终竖直向上的力
F，则木棒向上移动过程中F的变化情况是
。
14、下图11—10是一个剪指刀构造图，
说明它共有几个杠杆组成？各是什么杠杆？
15、如图11—11所示，是一个
圆柱形桶，重为500牛，桶高为2米，宽为
1米，要在B点加一个最小的力F，
试画出F的方向并求出F的大小。
16、有一根2米长的杠杆，左端挂80牛的重物，右端挂120牛的重物。要使杠杆平衡，支点应距右端多少米？若两端各减去40牛的重物，那么支点应怎样移动才能保持杠杆平衡？
【走进生活】
一人身高1.8米，其重心在身体中点处，人的前臂到头的距离为20cm，则人在做俯卧冲运动时，人的手臂的动力为多少牛？
【实验探究】
实验次数 动力F1 动力臂L1 阻力F2 阻力臂L2
1 6N 4cm 3cm
2 4N 3cm 2N
1、研究杠杆平衡条件的实验中所用的器材有 ，把杠杆支在支架上应调节 ，使杠杆 。下表是研究杠杆平衡条件的实验数据，是根据平衡条件，在空白处填入适当的数值。
2、手边只有一把带有均匀刻度的直尺、一根细线、一个钩码、一张桌子，
你能否利用这些器材测出直尺的重力？说出你的方法。
【学（教）后反思】
（11—1图）
A
B
C
A1
B1
C1
F
O
11—2图
（11—3图）
A
O
B
（11—4图）
A
（11—5图）
B
C
（11—6图）
A
O
B
B
O
A
F3
F1
（11—7图）
F2
O
（11—8图
F
（11—9图）
11—10图
11—11图
B