2020-2021学年沪科版全一册八年级物理 第十章 10.1.1 杠杆 课件（共65张PPT）

(共65张PPT)
第十章
机械与人
第1节
科学探究：杠杆的平衡条件
第1课时
杠杆
沪科版物理八年级全一册
1．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、动力臂、阻力臂。
2．能根据一定的标准对杠杆的使用、特点，以及作用效果进行分类。
3．会应用杠杆平衡条件进行简单计算，解决有关问题。
学习目标
埃及金字塔是世界七大奇迹之一。其中法老胡夫的陵墓最
大，建于公元前二十七世纪，高146.5米，相当于40层楼
高，由230万块重约2.5吨的大石块叠成，最大的一块重约
16
吨，全部工程历时30余年。古埃及人用什么工具创造
了这一奇迹？
导入新知
你知道这些工具是利用了什么原理吗？
下面我们就来学习它？
1
知识点
认识杠杆
人们生产、生活中用到了下列的工具
合作探究
今天我们用塔吊建成现代化城市！
这些工具具有什么共同特征呢？
注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,
即杠
杆可以是各种各样的形状。
物理学中,把能绕某一固定点转动的硬棒,
叫做杠杆。
跷跷板及上面列举的生产工具都是杠杆。
1.受力的作用
2.绕固定点转动
3.比较坚硬
共同特征
杠杆的概念
定义
F2阻力
L1动力臂
L2阻力臂
动力作用线
阻力作用线
O支点
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
支点到动力作用线的距离
支点到阻力作用线的距离
F1动力
杠杆的五要素:
一“点”——支点O（一定在杠杆上）
动力F1
二“力”——
相对的
阻力F2
动力臂L1
三“臂”——
阻力臂L2
杠杆五要素
画杠杆力臂的方法
①找点（确定支点）；
②画线（画力的作用线，一般画为虚线）；
③作垂线段（从支点向力的作用线作垂线，垂
足在力的作用线上，一般画为虚线）；
④标力臂（标垂足---直角符号、标力臂---支
点到垂足的距离
）。
2.
杠杆是否都是直的？
1.力臂是一定在杠杆上吗？
3.
若一力作用在杠杆上，作用点不变，但
作用方向改变，力臂是否改变？
答：不是。
答：杠杆可以是直的，也可以是弯的。
答：要改变。
注意：
【例1】下图中关于动力F1的力臂的作图中，正确的是(　　)
C
【导引】
画动力臂的方法是过支点作动力作用线的垂线段，而
A、B选项中线段与动力作用线不垂直，所以A、B选
项错误；又因为D选项中，表示力臂的不是支点到动
力作用线的距离，故D选项错误，C选项正确。
力臂是点到线的距离，找到点(支点)和线(力的作用线)，
由点向线作垂线段即可。画力臂的方法可记为：一找
点，二作线，点向线作垂线。
新知小结
下列关于杠杆的说法中，错误的是(　　)
A．杠杆可以是直的，也可以是弯的
B．动力使杠杆转动，阻力阻碍杠杆转动
C．支点可能在杠杆的端点，也可能在杠杆中间
D．杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和
1
D
巩固新知
【中考·河南】如图所示，小华用苹果和橘子来玩跷跷板。她将苹果、橘子分别放在轻杆的左、右两端，放手后，杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是(　　)
A．苹果的重力
B．橘子的重力
C．杆对橘子的支持力
D．苹果对杆的压力
2
D
2
知识点
杠杆的平衡
什么是杠杆的平衡？
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。
买菜
唉！怎样才使它平衡
让我们从跷跷板开始进行探究。
合作探究
跷跷板的简化装置：
为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它进
行简化。
用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代
替人。
活动：探究杠杆的平衡条件
F1
F2
o
L1
L2
作出杠杆的五要素
1.
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？
2.
猜想与假设：
假设一：F1+L1=F2+L2
假设二：F1–L1=F2–L2
假设三：F1/L1=F2/L2
假设四：F1
·
L1=F2
·
L2
A
B
3.
制定计划与设计实验
器材:杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台
测量的物理量:力的大小
力臂的长度
(2)
A、B两图中的杠杆处于静止状态，
实验时采用哪幅图？为什么？
采用A图。实验时，使杠杆在水平
位置平衡，便于在杠杆上直接读
出或量出力臂的大小。
(1)杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起
什么作用?
调节杠杆自身的平衡。
实验步骤：
1.
调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。
2.
在杠杆的左侧一个位置挂上适量的钩码，记录
此位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动此
钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，记录此
位置。
3.
改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出
三组数据。
1.在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠
杆在水平位置平衡。
2.挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过移动
钩码的位置使杠杆平衡。
3.读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便
直接读出力臂的长度。
实验注意事项
4.进行实验与收集数据
请同学们开始做实验
实验次数
F1/N
L1/m
F2/N
L2/m
1
2
3
2
0.15
3
0.10
5
0.08
10
0.04
10
0.05
5
0.10
实验数据记录
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
5.
分析论证、得出结论
F1·L1=F2·L2
或
杠杆的平衡条件：
总之，杠杆的平衡条件是
F1·L1
=
F2·L2
交流与合作
你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?
如图所示，一轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A端用绳子系在竖直墙壁的B点，在杠杆的C点悬挂一重为20
N的物体，杠杆处于水平静止状态。已知OA长为50
cm，OC长为30
cm，∠OAB＝30°。
(1)请在图中画出绳子对杠杆拉力F的力臂。
(2)拉力F的大小是多少？
【例2】
【导引】
(1)力臂的画法：过支点作力的作用线的垂线段；
(2)杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻
力臂；根据直角三角形角与边的关系，求出绳子对
杠杆拉力的力臂；再利用已知的重力和重力的力臂
以及杠杆平衡的条件求出拉力F的大小。
解：(1)如图所示。
(2)如图所示，在Rt△OAD中,∠ODA＝90°,∠DAO
＝30°,所以OD＝1/2OA＝1/2×50
cm＝25
cm。
根据杠杆平衡条件得：F×OD＝G×OC，即F×
25
cm＝20
N×30
cm，解得：F＝24
N。
利用杠杆的平衡条件公式时，动力和阻力的单位
要统一为力的单位“N”，动力臂和阻力臂的单位
要统一，但不一定是“m”，其他长度单位统一也
可以。
新知小结
1
杠杆是否平衡，决定于(　　)
A．动力与阻力的大小
B．动力臂与阻力臂的长短
C．动力与动力臂乘积和阻力与阻力臂乘积的
大小
D．以上都不对
C
巩固新知
2
【中考·天津】如图所示，在处于水平平衡的杠杆A点，挂上4个钩码(每个钩码的质量为50
g
，g取10
N/kg)，若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力最小为(　　)
A．15
N
B．6
N
C．3
N
D．1.5
N
D
1
知识小结
杠杆
平衡条件
概念
画杠杆力臂的方法
归纳新知
1.
动力方向和阻力方向之间的关系：
(1)若支点在杠杆的中间，两力方向基本相同；若支点
在杠杆的一端，两力方向应该相反；
(2)动力和阻力中，一个力使杠杆顺时针转动，则另一
个力使杠杆逆时针转动。
2.
画力臂的顺口溜：一定点，二画线(力的作用线)，
三作垂线段。
2
易错小结
如图为用瓶起开启瓶盖的情景，请在图中画出该瓶起使用时动力臂、阻力、阻力臂。
易错点：弄错支点位置
1.
如图所示，F1是作用在抽水机手柄A点的动力，O为支点，请在图中画出F1的力臂L1，并标出阻力F2。
易错点：弄错阻力方向
2.
剪刀是一种常用杠杆(如图)，请你找出它的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂，并将其在图上标示出来。
1
图略
课堂练习
图(a)所示的杠杆是水平平衡的。若如图
(b)所示，在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，杠杆还能保持水平平衡吗？为什么？
2
解：不能，向右偏转。因为在题图(a)中F1l1＝F2l2，当两边加上等重的物体时：
(F1＋ΔG)l1－(F2＋ΔG)l2＝F1l1＋ΔGl1－F2l2－ΔGl2＝(l1－l2)ΔG；因为F1＞F2，l1＜l2，所以(l1－l2)ΔG＜0，即(F1＋ΔG)l1＜(F2＋ΔG)l2。
某人分别用如图
(a)、(b)所示的
两种方法挑着同一物体行走，则图(a)中手施加的动力________(选填“大于”“小于”或“等于”）图(b)中手施加的动力。
3
小于
4
关于力臂，下列说法正确的是(　　)
A．力臂一定在杠杆上
B．力的作用线通过支点时，力臂为零
C．从支点到力的距离叫力臂
D．杠杆越长，力臂越长
B
5
杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥就是一个杠杆，如图所示，它的支点是________点，动力作用点是______点，阻力是吊桥的________。
B
A
重力
【中考·聊城】如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210
N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为________N。
6
70
1．【原创题】下列关于杠杆的说法中错误的是(　　)
A．杠杆可以是直的，也可以是弯的
B．动力使杠杆转动，阻力阻碍杠杆转动
C．支点可能在杠杆的端点，也可能在杠杆的中间
D．杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和
D
课后练习
2．【中考·兰州】如图所示为某街道路灯悬挂的情景图，画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂l。
解：如图所示。
3．【中考·青岛】如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2＝10
N，阻力臂l2＝20
cm，测力计示数F1＝25
N，则动力臂l1为(　　)
A．15
cm　　　　
B．8
cm
C．50
cm　　　
D．80
cm
B
4．【中考·泰州】如图所示，杠杆在水平位置平衡，下列操作中仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是(　　)
A．两侧钩码同时向外移一格
B．两侧钩码同时向内移一格
C．左侧的钩码向内移一格，
右侧减去一个钩码
D．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码
【点拨】设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为L，原来杠杆处于平衡状态，则有2G×3L＝3G×2L；当两边各向外移一格时，左边2G×4L＝8GL，右边3G×3L＝9GL，8GL＜9GL，杠杆右端下沉；当两边各往内移一格时，左边2G×2L＝4GL，右边3G×L＝3GL，4GL＞3GL，杠杆左端下沉；当左侧的钩码向内移一格，右侧减去一个钩码时，
左边
2G×2L＝4GL，右边
2G×2L＝4GL，4GL＝4GL，杠杆平衡；当在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码时，左边3G×3L＝9GL，右边4G×2L＝8GL，9GL＞8GL，杠杆左端下沉。
【答案】C
5．【中考·淮安】小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
(1)实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的之一是方便测量________；
(2)如图甲所示。在杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，在杠杆B处挂________个钩码(实验中所用的钩码均相同)；
力臂
3
(3)小明又用弹簧测力计在C处竖直向上拉。如图乙所示。当弹簧测力计逐渐向右倾时，使杠杆仍然在水平位置平衡。则弹簧测力计的示数将逐渐________(填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
6．【中考·河南】如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是(　　)
B
7．【中考·重庆】如图所示，在“探究杠杆平衡条件”实验中，弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B，杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将(　　)
A．变大
B．变小
C．不变
D．不能确定
【点拨】弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B，杠杆仍在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件：F1×l1＝F2×l2，阻力和阻力臂不变，动力臂变小了，所以动力变大。
【答案】A
8.
【中考·株洲】如图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。
600
0.9
9．【中考·雅安】如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2
kg，杆秤自身质量忽略不计。若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05
m和0.2
m，则被测物体的质量为________kg，若秤砣有缺损，则测量值比被测物体的真实质量要________(填“偏大”或“偏小”)。
0.8
偏大
10．【中考·自贡】
如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2。
解：如图所示。
我们已经学过杠杆的力臂和杠杆的平衡条件，如果把这些知识稍加拓宽和延伸，就可尝试用新的方法来解决一些实际问题。有固定转动轴的物体在力的作用下处于静止或匀速转动状态称为力矩平衡状态。物理学中把力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。力矩用M表示，即M＝Fl，式中l为力臂，力臂是转动轴
11．【中考·绥化】仔细阅读材料，根据材料提供的信息回
答问题：
到力的作用线的距离。在国际单位制中，力矩的单位是牛顿·米，符号为
N·m。引入力矩概念后，杠杆的平衡条件可叙述为使杠杆沿顺时针转动的力矩与使杠杆沿逆时针转动的力矩相等。用公式表示为M顺＝M逆。
(1)
力矩的表达式为M＝________，力矩的国际单位为________。
Fl
牛顿·米
【点拨】由材料提供的信息可知，力矩的表达式为
M＝Fl，力矩的国际单位为牛顿·米；
(2)
用垂直于门的力推门，推力F＝80
N，手到门轴的距离为0.3
m，则F对门轴的力矩M为______N·m。
24
【点拨】用垂直于门的力推门，推力的力臂等于手到门轴的距离，l＝0.3
m，推力F对门轴的力矩M＝Fl＝80
N×0.3
m＝24
N·m；
(3)
如图所示，一根均匀木棒OA可绕过O点的水平轴自由转动，现有一方向不变的水平力F作用于该棒的A点，使棒从竖直位置缓慢转到偏角θ<90°的某一位置(缓慢转动可视为匀速转动)，设M为力F对转轴的力矩，对此过程中M和F的判断正确的是________(填字母)。
A．M不断变大，F不断变大
B．M不断变大，F不断变小
C．M不断变小，F不断变大
D．M不断变小，F不断变小
【点拨】以O点为转轴，木棒的重力的力臂增大，其力矩增大，根据力矩平衡条件可知，水平力F的力矩与木棒的重力的力矩相等，则力F对转轴的力矩M不断变大。力F对转轴的力臂l减小，由M＝Fl可知，F不断变大。
√
再见