2022－2023學(xué)年八年級(jí)物理下冊(cè)《點(diǎn)撥》(教科版)：杠桿

第1節(jié)杠桿第十一章機(jī)械與功逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升學(xué)習(xí)目標(biāo)課時(shí)講解1課時(shí)流程2杠桿杠桿的平衡條件杠桿的分類(lèi)知識(shí)點(diǎn)知1－講感悟新知1杠桿1.定義一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。物理思想：杠桿是從具有復(fù)雜外形的機(jī)械中抽象出來(lái)的理想模型，其本質(zhì)是一根可以繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。前面學(xué)習(xí)的連通器也是一個(gè)理想模型。知1－講感悟新知2.杠桿的五要素五要素物理含義圖示支點(diǎn)(O)杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)動(dòng)力(F1)使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力阻力(F2)阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力動(dòng)力臂(L1)從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離阻力臂(L2)從支點(diǎn)到阻力作用線的距離知1－講感悟新知3.杠桿五要素的理解(1)杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的中間某點(diǎn)。用同一根硬棒做杠桿，使用方法不同，支點(diǎn)位置可能不同，如圖1甲、乙所示。知1－講感悟新知(2)作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力是相對(duì)而言的，可根據(jù)人們的需要來(lái)確定，動(dòng)力和阻力的方向不一定相反，但動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的。(如圖2)知1－講感悟新知(3)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，即力臂是點(diǎn)到線的距離，不是點(diǎn)到點(diǎn)的距離。(4)力臂有時(shí)在杠桿上，有時(shí)不在杠桿上。(5)如果力的作用線恰好通過(guò)支點(diǎn)，則其力臂為零，此時(shí)這個(gè)力不能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。知1－講感悟新知(6)力臂的三種表示方法(如圖3)：知1－講感悟新知深度理解：一根硬棒成為杠桿的條件：(1)要有力的作用；(2)能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；(3)杠桿可以是直的，也可以是彎的，但必須是硬的，即在力的作用下，不發(fā)生或基本不發(fā)生形變。知1－講感悟新知特別提示:1.杠桿定義中的力，是指作用在杠桿上的力，因此杠桿是受力物體。2.杠桿在力的作用下，是繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是整體向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)(平動(dòng))。3.支點(diǎn)位置與動(dòng)力方向、阻力方向的關(guān)系：當(dāng)支點(diǎn)在杠桿的一端時(shí)，動(dòng)力和阻力的方向應(yīng)該相反；當(dāng)支點(diǎn)在動(dòng)力和阻力的作用點(diǎn)之間時(shí)，動(dòng)力和阻力的方向大致相同。感悟新知知1－練[中考·成都]由于土壤松動(dòng)，一棵珍稀古樹(shù)搖搖欲墜。園藝師用繩子將古樹(shù)系住，通過(guò)山體固定，對(duì)古樹(shù)展開(kāi)救助。如圖4所示，把古樹(shù)視為杠桿，O點(diǎn)為支點(diǎn)，A點(diǎn)為古樹(shù)重心位置。請(qǐng)畫(huà)出：①古樹(shù)受到的重力G

的示意圖；②繩子拉力的力臂L。例1感悟新知知1－練解：如圖5所示。感悟新知知1－練解題秘方：重力示意圖按步驟直接作圖；畫(huà)力臂相當(dāng)于作“點(diǎn)”到“線”的距離。方法技巧:力臂的畫(huà)法：(1)確定支點(diǎn)——假設(shè)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿上相對(duì)靜止的點(diǎn)就是支點(diǎn)；(2)確定動(dòng)力和阻力的作用線——從動(dòng)力、阻力作用點(diǎn)沿力的方向分別畫(huà)線即可得到；(3)畫(huà)出動(dòng)力臂和阻力臂——從支點(diǎn)向力的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足間的距離為力臂。感悟新知知1－練解析：重力的作用點(diǎn)在重心A

點(diǎn)，方向豎直向下，標(biāo)出字母G；過(guò)支點(diǎn)O

作垂直于拉力的垂線，與拉力相交于一點(diǎn)，這點(diǎn)到支點(diǎn)O

的距離即為力臂L。知識(shí)點(diǎn)杠桿的平衡條件知2－講感悟新知21.杠桿平衡當(dāng)動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果互相抵消時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)叫杠桿平衡。2.探究杠桿的平衡條件(1)實(shí)驗(yàn)器材：杠桿、支架、鉤碼、刻度尺、細(xì)線等。知2－講感悟新知(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①首先調(diào)節(jié)杠桿兩端平衡螺母，使杠桿不掛鉤碼時(shí)，在水平位置平衡。②在杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿再次在水平位置平衡，如圖6所示，這時(shí)杠桿兩端受到的作用力等于各自所掛鉤碼受到的重力。知2－講感悟新知③設(shè)右端鉤碼對(duì)杠桿施加的力為動(dòng)力F1，左端鉤碼對(duì)杠桿施加的力為阻力F2；測(cè)出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂L1和阻力臂L2；把F1、L1、F2、L2

的數(shù)值填入表格中。④改變F1

或L1

的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)F2

和L2，再做幾次實(shí)驗(yàn)，并將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中。知2－講感悟新知實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂L1/cm動(dòng)力×動(dòng)力臂/(N·cm)阻力F2/N阻力臂L2/cm阻力×

阻力臂/(N·cm)10.520101.0101021.015151.5101531.520301.02030知2－講感悟新知(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每次杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂可能不一樣，但動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，即動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂(F1×L1=F2×L2)。知2－講感悟新知3.杠桿的平衡條件(1)內(nèi)容：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。(2)字母表示：F1×L1=F2×L2。當(dāng)F1L1=F2L2時(shí)，杠桿平衡；當(dāng)F1L1>F2L2

時(shí)，杠桿朝動(dòng)力F1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)F1L1<F2L2時(shí)，杠桿朝阻力F2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。知2－講感悟新知知識(shí)鏈接:1.實(shí)驗(yàn)前要使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的：讓杠桿的重心剛好和支點(diǎn)在同一豎直直線上，使重力的力臂為零，以消除杠桿重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是：當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，力臂恰好與杠桿在同一直線上，這樣就可以直接從杠桿上讀出力臂的數(shù)值。3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不能調(diào)節(jié)平衡螺母。知2－講感悟新知4.杠桿的平衡包含靜止和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)兩種狀態(tài)，為了研究方便，我們?cè)谔骄扛軛U平衡時(shí)，選擇了杠桿平衡狀態(tài)中的靜止?fàn)顟B(tài)。5.影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的因素，不單純是由動(dòng)力F1

和阻力F2

的大小關(guān)系決定，也不單純是由動(dòng)力臂L1和阻力臂L2的大小關(guān)系決定，而是由力和力臂的乘積，即F1L1和F2L2的大小關(guān)系決定。感悟新知知2－練[中考·江西]【探究名稱(chēng)】探究杠桿的平衡條件【猜想與假設(shè)】猜想一：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂猜想二：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離例2解題秘方：試題屬于探究型實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去分析解答。感悟新知知2－練【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】(1)如圖7甲所示，應(yīng)將杠桿兩端的螺母向______

(填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。左知2－練感悟新知解析：甲圖中杠桿左邊高右邊低，杠桿的重心偏右，應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)使杠桿的重心移到中間位置。感悟新知知2－練(2)如圖7乙所示，小明同學(xué)掛上鉤碼并調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，記錄的數(shù)據(jù)如表。感悟新知知2－練(3)改變鉤碼的______和鉤碼的位置重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次，記錄的數(shù)據(jù)如表。數(shù)量實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/NOB

間距離/cm阻力F2/NOA

間距離/cm小明11.050.51021.5101.01531.0102.05小紅和小明40.8151.01051.4151.010知2－練感悟新知解析：為使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，所以要改變力和力臂的大小，可以通過(guò)改變鉤碼數(shù)量改變動(dòng)力和阻力的大小。感悟新知知2－練【分析與論證】根據(jù)小明同學(xué)的數(shù)據(jù)可驗(yàn)證猜想_________

(填“一”、“二”或“一和二”)是正確的。而小紅同學(xué)則認(rèn)為小明同學(xué)每組數(shù)據(jù)中的力臂恰好都等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，具有一定的特殊性，還應(yīng)改變動(dòng)力或阻力的________進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一和二方向感悟新知知2－練于是，小紅同學(xué)協(xié)助小明同學(xué)按圖7丙方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得表中后兩組數(shù)據(jù)。綜合分析表中數(shù)據(jù)可驗(yàn)證猜想______是錯(cuò)誤的。若要驗(yàn)證另一種猜想是否正確，必須添加的測(cè)量工具是______。通過(guò)以上探究，小明同學(xué)真正理解了力臂是支點(diǎn)到______________的距離。二刻度尺力的作用線知2－練感悟新知解析：從小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以證明一和二兩種猜想都是正確的；小明實(shí)驗(yàn)中當(dāng)動(dòng)力和阻力都與力臂垂直時(shí)，力臂的大小恰好等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，為避免偶然性可通過(guò)改變力的方向使得力臂不等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，以此驗(yàn)證猜想二是否正確；通過(guò)小紅和小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證猜想二是錯(cuò)誤的；若想驗(yàn)證猜想一是否仍正確，需要刻度尺測(cè)出正確力臂；通過(guò)上述驗(yàn)證可知力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離。知2－練感悟新知方法技巧:調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡的方法與調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡的方法相同：將平衡螺母向翹起端移動(dòng)(左偏右調(diào))知2－練感悟新知特別提醒:實(shí)驗(yàn)中利用鉤碼而不用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿的原因：(1)拉力方便計(jì)算：F

拉=G鉤碼；(2)利用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，不易控制拉力的方向始終是豎直向下的。知2－練感悟新知誤區(qū)警示:不要誤認(rèn)為杠桿平衡條件是：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。知識(shí)點(diǎn)杠桿的分類(lèi)知3－講感悟新知31.杠桿的分類(lèi)根據(jù)動(dòng)力臂和阻力臂的關(guān)系，可將杠桿分為三類(lèi)：省力杠桿、等臂杠桿和費(fèi)力杠桿，以滿(mǎn)足人們?cè)诓煌ぷ髦械牟煌枨?。?－講感悟新知2.三類(lèi)杠桿的比較省力杠桿等臂杠桿費(fèi)力杠桿示意圖力臂關(guān)系L1>L2L1=L2L1<L2力的關(guān)系F1<F2F1=F2F1>F2特點(diǎn)省力但費(fèi)距離不省力也不費(fèi)力，不省距離也不費(fèi)距離費(fèi)力但省距離應(yīng)用鋼絲鉗天平鑷子知3－講感悟新知誤區(qū)警示:1.不要誤認(rèn)為費(fèi)力杠桿會(huì)費(fèi)力就沒(méi)有用處，人們使用費(fèi)力杠桿可以省距離，比如筷子、釣魚(yú)竿的使用。2.有些杠桿由于使用方法的不同，可能有時(shí)會(huì)省力，有時(shí)會(huì)費(fèi)力，如使用圖8剪刀，若動(dòng)力F1不變，被剪的物體置于a處時(shí)，剪刀是省力杠桿，被剪的物體置于b處時(shí)，剪刀是費(fèi)力杠桿。感悟新知知3－練[中考·深圳]下列杠桿中屬于費(fèi)力杠桿的是()B例3知3－練感悟新知解題秘方：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)杠桿在使用過(guò)程中動(dòng)力臂L1

和阻力臂L2的大小關(guān)系判斷杠桿的類(lèi)型，或根據(jù)杠桿的使用目的判斷。解析：方法一：船槳的動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，撬石頭、推小推車(chē)、使用修