第1課時(shí) 杠桿及其平衡條件

第十二章簡單機(jī)械第1節(jié)

杠桿R·八年級物理下冊第1課時(shí)杠桿及其平衡條件預(yù)習(xí)檢測1.

一根硬棒，______________________________，這根硬棒就是一個(gè)杠桿。

2.杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)叫作______，使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫作______，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫作______，從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫作_______，從支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫_______。在力的作用下能繞著固定點(diǎn)支點(diǎn)動(dòng)力阻力動(dòng)力臂阻力臂轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)習(xí)檢測

3.當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下______時(shí)，我們就說杠桿平衡了。

4.杠桿平衡條件：動(dòng)力×________=阻力×_________，即F1×____=F2×____。動(dòng)力臂阻力臂l1l2靜止蹺蹺板羊角錘開瓶器問題導(dǎo)入這些機(jī)械有什么共同的特點(diǎn)？都會(huì)繞著一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)探究新知知識點(diǎn)1杠桿1.杠桿1.定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是一個(gè)杠桿。2.特點(diǎn)：

①有力的作用②能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)③不易發(fā)生形變的硬棒硬棒不一定是直棒，也可以是彎的或其他形狀，如剪刀、羊角錘等動(dòng)力的作用點(diǎn)阻力的作用點(diǎn)動(dòng)力的方向阻力的方向動(dòng)力的作用線阻力的作用線3.力的作用線2.杠桿的五要素支點(diǎn)O動(dòng)力

F1阻力F2動(dòng)力臂l1阻力臂l2支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)（O點(diǎn)）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F1）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F2）動(dòng)力臂:從支點(diǎn)到動(dòng)力F1作用線的距離（l1）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力F2作用線的距離（l2）1.杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上嗎？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，若力的作用線過支點(diǎn)，則力臂為零。杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿中間的某點(diǎn)。2.力臂是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離嗎？3.若力的作用點(diǎn)不變，但改變力的方向，力臂改變嗎？會(huì)改變，力的方向改變，力的作用線也會(huì)改變，力臂也會(huì)改變。找支點(diǎn)；找力的作用線，即過力的作用點(diǎn)沿力的方向（或反方向）畫一條直線；過支點(diǎn)作力的作用線的垂線段，標(biāo)上垂足；標(biāo)出支點(diǎn)到垂足間的線段，標(biāo)字母l1或l2，該線段就是力臂。3.力臂的畫法動(dòng)力F1阻力F2動(dòng)力臂l1阻力臂l2支點(diǎn)O練習(xí)1.關(guān)于杠桿，下列說法正確的是（）杠桿必須是一根直棒杠桿一定有支點(diǎn)當(dāng)力的作用線通過支點(diǎn)時(shí)，力臂最大動(dòng)力臂就是支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離B2.如圖所示，硬棒OB

能繞支點(diǎn)O

轉(zhuǎn)動(dòng)，A處用繩子拉住固定在墻壁上。請畫出拉力F

的力臂。l知識點(diǎn)2杠桿的平衡條件在使用杠桿中，杠桿的平衡狀態(tài)是一種非常重要的狀態(tài)。杠桿平衡當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我們就說杠桿平衡了。思考杠桿在滿足什么條件時(shí)才會(huì)平衡？杠桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)也屬于杠桿平衡探究杠桿的平衡條件【提出問題】杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？【猜想假設(shè)】假設(shè)一：假設(shè)二：F1·l1=F2·l2杠桿、鐵架臺、鉤碼等?！緦?shí)驗(yàn)器材】【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】利用下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變支點(diǎn)兩邊懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)和懸掛位置，探究杠桿平衡時(shí)動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力、阻力臂之間的關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1.調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。2.如圖所示，給杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。這時(shí)杠桿兩側(cè)受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受的重力的大小。3.把右側(cè)鉤碼對杠桿施的力記為動(dòng)力F1，左側(cè)鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的數(shù)值填入表中。【實(shí)驗(yàn)步驟】4.保持阻力F2和阻力臂l2

不變，改變動(dòng)力F1，相應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)力臂l1

的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)值填入下表。次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123456···5.保持動(dòng)力F1和動(dòng)力臂l1不變，改變阻力F2，相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力臂l2的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)值填入下表。【收集證據(jù)】次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.00.10.50.220.50.20.50.232.00.050.50.242.00.151.50.252.00.152.00.1562.00.153.00.1【交流與合作】1.使用時(shí)將杠桿調(diào)至水平平衡，目的是什么？避免杠桿自身重力對實(shí)驗(yàn)造成影響，此時(shí)杠桿重力的作用線通過支點(diǎn)，其力臂為0。2.實(shí)驗(yàn)要多次測量，目的是什么？避免偶然性，得到普遍規(guī)律?！痉治雠c論證】根據(jù)表中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：杠桿每次平衡時(shí)，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積都等于阻力與阻力臂的乘積?！窘Y(jié)論】杠桿平衡的條件為：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂即F1l1=F2l2練習(xí)如圖是小蘭探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置和操作圖。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）為使圖甲中杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將螺母向右調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中不能再調(diào)節(jié)螺母圖乙中要使杠桿保持水平平衡，需要在D點(diǎn)掛5個(gè)相同的鉤碼為了保持杠桿在水平位置平衡，在D點(diǎn)施加拉力的方向由①位置到②位置的過程中，所需施加的拉力大小不變B杠桿平衡條件的應(yīng)用F1l1=F2l2①進(jìn)行簡單的計(jì)算：

已知其中3個(gè)量，就可求出第4個(gè)量②杠桿平衡及轉(zhuǎn)動(dòng)的判斷：當(dāng)F1l1=F2l2時(shí)，杠桿平衡，靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)F1l1>

F2l2時(shí)，杠桿沿F1的方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)F1l1<

F2l2時(shí)，杠桿沿F2的方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)在上面的實(shí)驗(yàn)中，我們研究了動(dòng)力和阻力位于支點(diǎn)兩側(cè)的情況。仔細(xì)觀察圖中所示的杠桿，它與上面實(shí)驗(yàn)中研究的杠桿有什么不同？實(shí)驗(yàn)中用的杠桿的支點(diǎn)在動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)之間；而圖中的杠桿支點(diǎn)在杠桿的一端，動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)位于支點(diǎn)的同側(cè)。例題動(dòng)物園內(nèi)，一位物理老師利用一個(gè)小小的彈簧測力計(jì)，就測出了一頭大象的質(zhì)量(如圖甲所示)。測量時(shí)用一根長度為12m的槽鋼作為杠桿。如圖乙所示，吊鉤固定于槽鋼的中點(diǎn)O。當(dāng)槽鋼水平靜止時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1

為200N。測得l1

為6m，l2為4cm。若不計(jì)鐵籠的質(zhì)量，請估算大象的質(zhì)量。g取10N/kg。甲乙解：人通過彈簧測力計(jì)對杠桿的拉力為動(dòng)力F1=200N，動(dòng)力臂l1=6m；不計(jì)鐵籠的質(zhì)量，則大象對杠桿的拉力為阻力F2，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2=4

cm=0.04m。根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，有大象的質(zhì)量大象的質(zhì)量是3t。用杠桿和彈簧測力計(jì)測量一個(gè)很重物體（大象）的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)使彈簧測力計(jì)拉力的力臂遠(yuǎn)大于被測物體（大象）對杠桿拉力的力臂。如果用杠桿和彈簧測力計(jì)測量一個(gè)很輕物體的質(zhì)量時(shí)，又應(yīng)該怎么辦？如果用杠桿和彈簧測力計(jì)測量一個(gè)很輕物體的質(zhì)量，可使彈簧測力計(jì)拉力的力臂遠(yuǎn)小于被測物體對杠桿拉力的力臂。練習(xí)停車場入口處常用橫桿來控制車輛的進(jìn)出，如上圖所示，我們可以把該裝置簡化成如下圖所示的杠桿。若橫桿AB

粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，重力G=120N，AB=2.8m，AO=0.3m，要使橫桿AB

保持水平平衡，需在A端施加豎直向下的力F=______N。440歸納小結(jié)1.杠桿平衡：杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。2.杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂即

F1l1=

F2l21.

有很多物品都可以看作杠桿，比如鑷子、訂書機(jī)等。請觀察家里的生活用品，說出另外兩種可以看作杠桿的物品?？曜?、開瓶器等。練習(xí)與應(yīng)用2.在圖中分別畫出鉗子、自行車手閘這兩個(gè)杠桿（圖中深色部分）工作時(shí)的支點(diǎn)、動(dòng)力和動(dòng)力臂、阻力和阻力臂。F1F2l1l2F1F2l1l23.如圖所示，在探究杠桿的平衡條件時(shí)，如果掛鉤碼前杠桿沒有水平靜止，你應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母？圖中杠桿左端偏低，可將左端或右端的螺母向右調(diào)節(jié)。4.搬運(yùn)磚塊的獨(dú)輪車，車體和磚塊所受的總重力G

為1000N，獨(dú)輪車的有關(guān)尺寸如圖所示。抬起獨(dú)輪車時(shí)，人手向上的力F

應(yīng)是多少？解：獨(dú)輪車相當(dāng)于杠桿，支點(diǎn)在車輪的軸心上，阻力就是車體和磚塊的總重力，即G=1000N。由圖可知，阻力臂l