2020－2021学年教科版八年级物理下册11.1杠杆（57张ppt）

(共57张PPT)
阿基米德豪言壮语：
“给我一个支点、我能翘起地球！”
11.1
杠
杆
一、认识杠杆
杠杆是最简单的机械。只要在力的作用下能够绕支撑点（支点）转动的坚实物体都可以看做杠杆。
F1
F2
o
支点：杠杆绕着转动的支撑点O
动力：使杠杆转动的力F1
阻力：阻碍杠杆转动的力F2
1、杠杆
钢丝钳
杆秤
瓶盖起子
道钉撬
火钳
独轮车
生活中常见的杠杆
复杂的机械是由简单的机械组成的。蒸汽机、内燃机、挖掘机、起重机等许多机器中都包含了各式各样的杠杆。
挖掘机利用杠杆来控制翻斗
塔式起重机的吊臂是杠杆
2.力的作用线：通过力的作用点沿力的作用方向的直线叫做力的作用线。可以把表示力的作用线
线段正向、反向延长。
F1
F2
o
从支点到力的作用线的距离（垂直）叫做力臂.
F1
O
F2
3.杠杆的五要素
支点O：杠杆绕着转动的点（固定不动的点）
动力Ｆ１：使杠杆转动的力
阻力Ｆ２：阻碍杠杆转动的力
动力臂L１：支点到动力作用线的垂直距离
阻力臂L２：支点到阻力作用线的垂直距离
均作用在杠杆上
L2
L1
.
找支点、动力、阻力
o
F2
F1
o
F1
F2
F1
o
F2
找支点、动力、阻力
考点：作力臂（标画出杠杆的五要素）
4.画力臂的方法：
一找
支点
二画
力的作用线
(注意：
画的时候根据需要用虚线将力的作用线延长。）
三作
力臂（引垂线）
四做
标注
1标垂足---直角符号
2标力臂---是支点到垂足的距离
要用大括号勾出力臂，并在旁边写上字母L1或L２。
画力臂：标画出杠杆的五要素
F1
L1
◎
o
F2
L2
o
F1
F2
L1
L2
.
标画出杠杆的五要素
（1）动力阻力都是杠杆受到的力，而不是杠杆给其他物体的力。
（2）动力阻力的方向不一定相反，但是使杠杆转动的方向一定相反。
（3）有时动力和阻力不能区分，谁当动力都可以。
o
F1
F2
L1
L2
杠杆上最长的力臂是支点到力的相应作用点之间的距离
5.分辨杠杆
o1
o2
注：有时候，支点不止一个
O
O
L1
L2
F1
F2
L2
L1
F1
F2
注：力臂不一定在杠杆上，在描述力臂时，一定要指出是哪个力的力臂。当力的作用线过支点时，力臂为零。
1、画出图中杠杆每各力的力臂
F1
F2
L1
L2
F1
F2
L1
O
L2
练习和思考
O
总结
（1）杠杆是不是必须是直的？
（2）力臂必须在杠杆上吗？
（杠杆可以是直的，也可以是弯的）
（力臂可以在杠杆上，也可以在杠杆外）
强调注意
A
O
B
F1
L2
L1
1.力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离。
2.力的作用线是一条直线，没有方向。
3.力臂和力的作用线用虚线表示，且力臂的长度应该用大括号标记；垂直的地方应有垂足；支点处用O标记。
F2
请作出动力臂和阻力臂
练习：
注意：虚线、直角符号、大括号和L1和L2
二、杠杆的平衡
提问：
什么是杠杆的平衡？
当杠杆在动力和阻力的作用下静止或保持匀速转动时，我们说杠杆处于平衡状态。
平衡即动力和阻力的作用效果相互抵消。
实验探究：杠杆的平衡条件
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：
假设二：
假设三：
假设四：
F1+L1=F2+L2
F1–L1=F2–L2
F1/L1=F2/L2
F1
·
L1=F2
·
L2
F1
F2
o
L1
L2
杠杆
平衡
螺母
3.实验步骤：
实验器材：杠杆平衡实验装置、钩码.
①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂).
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡.这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重量.
把支点右边的钩码重量当作动力F1，支点左边的钩码重量当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把相应的数值填入表中.
③改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂
的大小，再做几次实验.
实验次数
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
2
3
4.进行实验与收集证据
多次测量的目的是什么？
使实验结果具有普遍性，避免偶然性
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/m
阻力F2/N
阻力臂L2/m
1
0.5
2
1
1
2
1
2
2
1
3
2
1
0.5
4
5.结论
杠杆的平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
公式表示为：F1·L1=F2·L2
这就是阿基米德发现的杠杆原理
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一.
可以变形为
F1/F2=L2/L1
思考与讨论
（1）杠杆两端两只可调节的螺母起什么作用?
★作用是调节杠杆自身的平衡
（2）实验前杠杆左端低右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆左(右)端的平衡螺母向
调节。
（3）为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢?为什么？
因为这样力臂的数值在杠杆上就能
右
直接读出或量出。
（4）把杠杆的中心作为支点，可以忽略杠杆自身重力对杠杆平衡的影响。
条件：杠杆已平衡（如图）
1、两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？
2、将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？
平衡不仅与动力和阻力的大小有关，还与力的作用点及力的作用方向有关。
（1）若：L1
>
L2
，则：F1
F2
（2）若：L1
<
L2
，则：F1
F2
（3）若：L1
=
L2
，则：F1
F2
<
>
=
∴
根据L1
、
L2
的大小关系，可将杠杆分为
种：
3
（1）L1
>
L2
：
（2）L1
<
L2
：
（3）L1
=
L2
：
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
（2）若：L1
<
L2
，则：F1
F2
（3）若：L1
=
L2
，则：F1
F2
（1）若：L1
>
L2
，则：F1
F2
（2）若：L1
<
L2
，则：F1
F2
（3）若：L1
=
L2
，则：F1
F2
（1）若：L1
>
L2
，则：F1
F2
（2）若：L1
<
L2
，则：F1
F2
（3）若：L1
=
L2
，则：F1
F2
（1）若：L1
>
L2
，则：F1
F2
（2）若：L1
<
L2
，则：F1
F2
（3）若：L1
=
L2
，则：F1
F2
三.
杠杆的应用
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
省力杠杆
F1
F2
L2
L1
∵
F1
·
L1
=
F2
·
L2
，
又
L1
>
L2
∴
F1
<
F2
1.省力杠杆（动力臂
>
阻力臂）
F2
F1
L1
L2
O
h2
h1
∴省力杠杆的特点是：
O
h1
＞
h2
省力费距离
省力杠杆的应用
2.费力杠杆（动力臂<
阻力臂）
F2
F1
L1
L2
O
∴费力杠杆的特点是:
h2
h1
O
费力省距离
h1
＜
h2
费力杠杆
想一想
3.等臂杠杆（动力臂
=阻力臂）
F2
F1
L1
L2
O
L2
＝
L1
Ｆ2
＝
F1
∴等臂杠杆的特点是:
不省力，不费力
不省距离，不费距离
今天我们用塔吊建成现代化城市！
O
l2
F1
F2
l1
F1
F2
l1
l2
O
l2
l1
F1
F2
O
三种杠杆，各有各的好处，应该辩证的看待杠杆。
补充知识
对于杠杆平衡条件的理解
一、杠杆的平衡条件为F1·L1=F2·L2，由此式可知
1.只要一个力与其力臂的乘积一定（比如F1·L1或F2·L2为定值，就以F2·L2乘积为定值为例），另一个力与其力臂就成反比。
2.当阻力与阻力臂的乘积F2·L2一定，动力臂L1最大时，对应的动力F1必然最小。
例
要使下图杠杆保持平衡,最省力的方向是(
)
A
B
C
D
o
注：使用省力杠杆时，动力臂越大（动力臂与阻力臂的比值越大）越省力。
A
二、如果把杠杆平衡条件的式子变形为“比例”的形式，可以写成F1/F2=L2/L1。由此式可知
1.只要任意已知动力或阻力中的一个及两个力臂的比值，就可以求出另一个力。
2.只要任意已知动力臂或阻力臂中的一个及两个力的比值，就可以求出另一个力臂。
三、在利用平衡条件解决相关计算的时候，需要在草稿本上先画力臂。
例.如图中的男孩重500N，女孩重350N，当男孩离跷跷板的转轴70cm时，女孩应该坐在哪里才能使跷跷板在水平位置上平衡？
知道3个条件求解
例.如图中的男孩重500N，女孩重350N，当男孩离跷跷板的转轴70cm时，女孩应该坐在哪里才能使跷跷板在水平位置上平衡？
解：已知：F1=500N，L1=70cm，F2=350N.
由F1L1=F2L2得:
L2=F1L1/F2
=
500N×70cm÷350N=100cm.
巩固练习
1.
力臂是一定在杠杆上吗？
答：不是。
F1
F2
L1
L2
2.
若力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂是否改变？
答：改变。
F1
O
L1
L2
F2
3.在图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是
（
）
A．翘棒
B．镊子
C．铡刀
D．开瓶器
B
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.如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块.若撬棒C点受到石块的压力是1
500
N，且AB=1.5
m，BC=0.3
m
、CD=0.2
m，若以B为支点，则要撬动该石块所用的力最小应为
（
）
A.500
N
B.300
N
C.200
N
D.150
N
B
变式练习1
.如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块.若撬棒C点受到石块的压力是1
500
N，且AB=1.5
m，BC=0.3
m
、CD=0.2
m，若以D为支点，则要撬动该石块所用的力最小应为
（
）
A.500
N
B.300
N
C.200
N
D.150
N
D
变式练习2
如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块.若撬棒C点受到石块的压力是1
500
N，且AB=1.5
m，BC=0.3
m
、CD=0.2
m，则要撬动该石块所用的力最小应为
（
）
A.500
N
B.300
N
C.200
N
D.150
N
D
思考
画出图中作用在A
点最小的力的方向
。
FA
B
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
L1>L2
F1(动力<阻力)
省力
费距离
省距离
费力
既不省力也不省距离
L1F1>F2
(动力>阻力)
L1=L2
F1=F2
(动力=阻力)