探究杠杆的平衡条件(沪粤版).ppt

金字塔 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？ 人们生产、生活中用到了下列的工具 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 . 定义： 物理学中 ,把能绕某一固定点转动的 硬棒 ,叫做 杠杆 。 蹊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 一、认识杠杆 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 认识杠杆的五要素 : 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 二 “ 臂 ” 阻力臂 L2 杠 杆 五 要 素 注意： 杠杆的力臂不一定在杠杆上。 画杠杆力臂的方法 找点（确定支点）； 画线（画力的作用线，一般画为虚线）； 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）； 标力臂 （ 标垂足 -直角符号、标力臂 -支 点到垂足的距离 ） 。 例题 1： 画出下图杠杆的支点、动力、 阻力、动力臂、阻力臂 F1 F2 L1 L2 O 例题 2： 画出它们的支点、动力、阻 力、动力臂、阻力臂 F1 F2 L1 L2 O O F2 F1 L1 L2 o F1 F2 L2 L1 o F1 F2 L2 . L1 l1 F1 l2 F2 杠杆的平衡 当杠杆在动力和阻力的作用下，保持 静止 状态 或 匀速转动状态 ，我们就说杠杆处于平衡。 二、探究蹊跷板中的道理 怎样才能使这些工具平衡呢？让我 们从跷跷板开始进行探究。 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 1：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 杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台 器材 : 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？ 讨论： 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 F1L 1=F2L 2 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 何 用 弹 簧 测 力 计 将 下 面 杠 杆 调 平 ？ F3 F2 F4 F1 哪个方向用力时更省力？ 例题 1： 如上图中的大人重 750N，小女孩重 250N， 当大人坐在与跷跷板的转轴距离 0.5m处，小女孩应该 坐在哪里才能使跷跷板平衡？ 已知： F2=750N， L2=0.5m， F1=250N 求： L1=？ 解：根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2，得 L1=F2L2/F1=750NX0.5m 250N=1.5m 答：小女孩应该坐在离转轴 1.5m处。 A O B C F2 F1 已知： L2=A0=0.1m L1=0C=0.7m F2=G=1400N NN m mF l lF 2 0 01 4 0 0 7.0 1.0 2 1 2 1 解： 由杠杆平衡条件： F1L1=F2L2可得： 答： 需要在 B端竖直向下用 200N 的力才能撬起石头。 求： F1=? 例题 2： 如图所示，用撬棒撬石头，手握在 撬棒的末端 B端，其中 AO 0.1m， AB 1m， OC 0.7m，要撬起重为 1400N的石头，需要在 B端竖 直向下用多少 N的力才能撬起石头？ 你能说出“小小秤砣压千斤”的道理吗 ? 你知道拧松生锈的螺帽要用一段水管套在 板手柄上的道理吗 ? 理发剪刀和铁匠用的剪刀有何区别 ? 三、杠杆的作用 阿基米德是古希腊伟大的科学家 ， 他有句 名言： “ 给我一个支点 ， 我可以撬动地球 。 ” 阿基米德说这句话的理论根据是什么 ？ 交流与合作 根据杠杆的平衡条件： F1L 1=F2L 2 当 L1L2 时， F1F2(动力 阻力 ) 当 L1F2(动力 阻力 ) 当 L1=L2 时， F1=F2(动力 =阻力 ) 杠杆类型 杠杆特点 省力杠杆 L1L2 F1F2 如：撬棒 起子 铡刀 抽水机 费力杠杆 L1F2 如： 脚踏板 镊子 等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 如： 天平 做出 P27页图 6-42中各器具的力臂，并根据 力臂的关系判断为何种杠杆。 活动 2：认识生活中的杠杆 省力杠杆： 它们有何共同特点？ （动力臂 阻力臂） 费力杠杆 它们有何共同特点？ （动力臂 阻力臂） F2 F1 动力臂 l1 O 动力臂 =阻力臂 等臂杠杆 天平是等臂杠杆的典型应用 请对下列器具应用的杠杆进行分类： 等臂杠杆 费力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 杠杆类型 杠杆的优点 杠杆的缺点 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 思考： 什么情况下，人们会选用费力杠杆？ 使用费力杠杆有什么好处？ 当 阻力比较小 时，人们会选用费力杠杆。 使用费力杠杆会 省距离 ，很方便。 省力 费距离 省距离 费力 既不省力也不省距离 生物体内的杠杆 生活 物理 社会 画出图中作用在 A点最小的力的方向 。 FA B 使用杠杆时，要使 动力最小 ，必须 动力臂最长 。 思维拓展 杠杆“最小力”的作法 最长力臂的确定 ： A.把支点和力的作用点相连 作为最长力臂； B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相 连构成的直径作为最长力臂； C.对于长方体来说，对 角线为最长力臂。 3.各式各样的剪刀都是一对杠杆要剪开较 硬的物体，使用哪种剪刀最合适 ? ( ) A B C D 3:1 B 1.判断：动力和阻力可以人为规定。（ ） 2.把重为 4N和 12N的物体分别挂在杠杆的 两端 ,杠杆平衡时 , 两力臂长之比是 课堂练习 4.要使右图杠杆保持平衡 ,最省力的方向是 ( ) A B C D o A 5.右图为人的上肢图解，此 时手托着质量为 1千克的物体 , 则肱二头肌收缩时所承受的力 为（ ） A.小于 9.8牛顿 B.大于 9.8牛顿 C.等于 9.8牛顿 D.等于 1千克 6在“研究杠杆平衡条件”实验中（ 1）实验前 出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应 将杠杆左端的螺母向 调（填“左”或“右”） （ 2） 实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位 置平衡，这时应将右边的钩码向 （填“左”或 “右”）移动 格（ 3）图乙中杠杆水平平衡后， 在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时 杠杆将 （填“保持水平”、“顺时针转动” 或“逆时针转动”） 7.如图是铁道检修工用的道钉撬，有关尺 寸见图。若在 A点竖直向下 作用 200牛的力， 道钉撬对道钉会产生多大 的力？如果还不能 将道钉撬出，在保 持手的作用力大小 和作用点不变的情 况下，采用什么方 法可增大道钉撬 对道钉的作用力？ O A F1 F2 1.2米 200牛 6厘米