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- 2021-10-26 发布
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第1课时 杠杆
第一节 科学探究:杠杆的平衡条件
第十章 机械与人
1 课堂讲解
2 课时流程
课后
作业
逐点
导讲练
课堂
小结
当堂
检测
•认识杠杆
•杠杆的平衡
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?
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?
知1-导
1知识点 认识杠杆
人们生产、生活中用到了下列的工具
知1-讲
知1-讲
今天我们用塔吊建成现代化城市!
知1-讲
这些工具具有什么共同特征呢?
知1-讲
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
知1-讲
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:
知1-讲
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 )。
知1-讲
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:
知1-讲
【例1】下图中关于动力F1的力臂的作图中,正确的是
( )C
知1-讲
【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。
知1-讲
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。
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
知1-练
D
知1-练
【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
知2-导
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。
知2-讲
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
知2-讲
F1
F2
o
L1 L2
作出杠杆的五要素
知2-讲
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?
知2-讲
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。
知2-讲
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。
知2-讲
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
知2-讲
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
知2-讲
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:
1 1
2 2
F L
F L
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?
知2-讲
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】
知2-讲
【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。
知2-讲
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。
知2-讲
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。
知2-练
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
知2-练
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
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
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