6.5-探究杠杆的平衡条件课件.pptx

1、第六章第六章 力和机械力和机械课堂讲解课堂讲解课时流程课时流程杠杆杠杆杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件杠杆的分类杠杆的分类课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂作业作业12埃及金字塔是世界七大埃及金字塔是世界七大奇迹之奇迹之一一。其中法老胡夫的。其中法老胡夫的陵墓最大，陵墓最大，建建于于公元前二十七世纪，高公元前二十七世纪，高146.5米，相当于米，相当于40层层楼高楼高，由，由230万块重约万块重约2.5吨的大吨的大石块叠成，最大的一块重石块叠成，最大的一块重约约16 吨，全部工程历时吨，全部工程历时30余年。古埃及人用什么工具余年。古埃及人用什么工具创造了创造了这一奇迹？

2、这一奇迹？你知道这些工具是利用你知道这些工具是利用了什么原理吗？了什么原理吗？下面我们就来学习它？下面我们就来学习它？1知识点知识点杠杆杠杆知知1 1讲讲人们生产、生活中用到了下列的工具人们生产、生活中用到了下列的工具知知1 1讲讲知知1 1讲讲今天我们用塔吊建成现代化城市！今天我们用塔吊建成现代化城市！知知1 1讲讲这些工具具有什么共同特征呢？这些工具具有什么共同特征呢？知知1 1讲讲注意注意：硬棒可以是直硬棒可以是直, ,也可以是弯曲的也可以是弯曲的, , 即即杠杠杆杆可以是各种各样的形状。可以是各种各样的形状。物理学中物理学中, ,把能绕某一固定点转动的硬棒把能绕某一固定点转动的硬棒,

3、,叫做叫做杠杆杠杆。跷跷板及上面列举的生产工具都是跷跷板及上面列举的生产工具都是杠杆杠杆。1.受力的作用受力的作用2.绕固定点转动绕固定点转动3.比较坚硬比较坚硬共同共同特征特征杠杆的概念杠杆的概念定义定义F2阻力阻力L1动力臂动力臂L2阻力臂阻力臂动力作用线动力作用线阻力作用线阻力作用线O支点支点杠杆绕着转动的固定点杠杆绕着转动的固定点使杠杆转动的力使杠杆转动的力阻碍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动力作用线的距离支点到阻力作用线的距离支点到阻力作用线的距离F1动力动力杠杆的五要素杠杆的五要素:知知1 1讲讲 一一“点点”支点支点O（一定在杠杆上）（一定在杠杆上） 动

4、力动力F1 二二“力力” 相对的相对的 阻力阻力F2 动力臂动力臂L1 三三“臂臂” 阻力臂阻力臂L2杠杆五要杠杆五要素素知知1 1讲讲画杠杆力臂的方法画杠杆力臂的方法找点（确定支点）；找点（确定支点）；画线（画力的作用线，一般画为虚线）；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）；足在力的作用线上，一般画为虚线）；标力臂（标垂足标力臂（标垂足-直角符号、标力臂直角符号、标力臂-支支 点到垂足的距离点到垂足的距离 ）。）。知知1 1讲讲2. 杠杆是否都是直的？杠杆是否都是直的？1.力臂是一定

5、在杠杆上吗？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？作用方向改变，力臂是否改变？答：不是。答：不是。答：杠杆可以是直的，也可以是弯的。答：杠杆可以是直的，也可以是弯的。答：要改变。答：要改变。注意：注意：知知1 1讲讲【例【例1】下图中关于动力下图中关于动力F1的力臂的作图中，正确的力臂的作图中，正确的是的是()C（来自（来自点拨点拨）知知1 1讲讲【导引导引】画动力臂的方法是过支点作动力作用线的垂线段，画动力臂的方法是过支点作动力作用线的垂线段，而而A、B选项中线段与动力作用线不垂直，所以选项中线段与动力作

6、用线不垂直，所以A、B选项选项错误；又因为错误；又因为D选项中，表示力臂的不是支点到选项中，表示力臂的不是支点到动力动力作用线的距离，故作用线的距离，故D选项错误，选项错误，C选项正确。选项正确。知知1 1讲讲总总 结结力臂是点到线的距离，找到点力臂是点到线的距离，找到点(支点支点)和线和线(力的作力的作用线用线)，由，由点向线作垂线段即可。画力臂的方法可点向线作垂线段即可。画力臂的方法可记为：记为：一一找点找点，二作线，点向线作垂线。，二作线，点向线作垂线。1知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）下列关于杠杆的说法中，错误的是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

7、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杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和D2知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）关于力臂，下列说法正确的是关于力臂，下列说法正确的是()A力臂一定在杠杆上力臂一定在杠杆上B力的作用线通过支点时，力臂为零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从支点到力的距离叫力臂D杠杆越长，力臂越长杠杆越长，力臂越长B知知2 2讲讲2知识点知识点杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件什么是杠杆的平衡？什么是

8、杠杆的平衡？当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作缓当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作缓慢慢地匀速转动地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。时，我们说杠杆平衡了。让我们从跷跷板开始进行探究。让我们从跷跷板开始进行探究。知知2 2讲讲买买菜菜唉！怎样才使它平衡唉！怎样才使它平衡知知2 2讲讲跷跷板的简化装置：跷跷板的简化装置：为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它进行进行简化。简化。 用用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代替代替人。人。活动：探究杠杆的平衡条件活动：探究杠杆的平衡条件知知2 2讲讲F1F2oL

9、1L2作作出出杠杠杆杆的的五五要要素素知知2 2讲讲杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间之间存在着怎样的关系？存在着怎样的关系？F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F1 L1=F2 L2知知2 2讲讲3. 制定计划与设计实验制定计划与设计实验器材器材:杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台测量的物理量测量的物理量:力的大小力的大小(1)杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起 什么作用什么作用?调节杠杆自身的平衡。调节杠杆自身的平衡。知知2 2讲讲AB(2) A、B两图中的杠

10、杆处于静止状态，两图中的杠杆处于静止状态， 实验时采用哪幅图？为什么？实验时采用哪幅图？为什么？采用采用A图。实验时，使杠杆在水图。实验时，使杠杆在水平位置平位置平衡，便于在杠杆上直平衡，便于在杠杆上直接接读出读出或量出力臂的大小。或量出力臂的大小。知知2 2讲讲实验步骤：实验步骤：1. 调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。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，记录在杠杆的左侧一个位置挂上适量的钩码，记录 此此位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动此钩此钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，记录码的位置使杠杆在水平位置平衡，记录此

11、位置此位置。3. 改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三得出三组数据。组数据。知知2 2讲讲1.在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆杠杆在水平位置平衡。在水平位置平衡。2.挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过移动钩移动钩码的位置使杠杆平衡。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，以便读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便 直直接接读出力臂的长度。读出力臂的长度。实验注意事项实验注意事项4.进行实验与收集数据进行实验与收集数据知知2 2讲讲请同

12、学们开始做实验请同学们开始做实验实验次数实验次数 F1/N L1/m F2/N L2/m1 2 3 20.1530.10 50.08100.04100.05 50.10实验数据记录实验数据记录知知2 2讲讲动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂5. 分析论证、得出结论分析论证、得出结论F1L1=F2L2 或或杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：1122FLFL 总之，杠杆的平衡条件是总之，杠杆的平衡条件是交流与合作交流与合作你的实验结论与你的假设一致吗你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么你的结论是什么?F1L1 = F2L2知知2 2讲讲如图所如图所示，一轻质杠杆示，一轻质杠杆OA可绕可

13、绕O点无摩擦转动点无摩擦转动，A端用绳子系在竖直墙壁的端用绳子系在竖直墙壁的B点，在杠杆的点，在杠杆的C点悬挂点悬挂一重一重为为20 N的物体，杠杆处于水平静止状态。已知的物体，杠杆处于水平静止状态。已知OA长为长为50 cm，OC长为长为30 cm，OAB30。【例【例2】知知2 2讲讲(1)请在图中画出绳子对杠杆拉力请在图中画出绳子对杠杆拉力F的力臂。的力臂。(2)拉力拉力F的大小是多少？的大小是多少？【导引导引】(1)力臂的画法：过支点作力的作用线的垂线段；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杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻

14、力臂阻力臂；根据直角三角形角与边的关系，求出绳；根据直角三角形角与边的关系，求出绳子子对杠杆对杠杆拉力的力臂；再利用已知的重力和重力拉力的力臂；再利用已知的重力和重力的的力臂以及力臂以及杠杆平衡的条件求出拉力杠杆平衡的条件求出拉力F的大小。的大小。知知2 2讲讲解：解：(1)如图所示。如图所示。(2)如图所示，在如图所示，在RtOAD中中,ODA90,DAO30,所以所以OD1/2OA1/250 cm25 cm。 根据杠杆平衡条件得：根据杠杆平衡条件得：FODGOC，即，即F25 cm20 N30 cm，解得：，解得：F24 N。（来自（来自点拨点拨）知知2 2讲讲总总 结结利用杠杆的平衡条件

15、公式时，动力和阻力的利用杠杆的平衡条件公式时，动力和阻力的单单位要位要统一为力的单位统一为力的单位“N”，动力臂和阻力臂的，动力臂和阻力臂的单位要单位要统一，但不一定是统一，但不一定是“m”，其他长度单，其他长度单位统一位统一也可以也可以。知知2 2练练1（来自（来自典中点典中点）杠杆是否平衡，决定于杠杆是否平衡，决定于()A动力与阻力的大小动力与阻力的大小B动力臂与阻力臂的长短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动力与动力臂乘积和阻力与阻力臂乘积的大小的大小D以上都不对以上都不对C知知2 2练练2（来自（来自典中点典中点）【中考中考天津天津】如图所示，在处于水平平衡的杠杆

16、如图所示，在处于水平平衡的杠杆A点，挂上点，挂上4个钩码个钩码(每个钩码的质量为每个钩码的质量为50 g ，g取取10 N/kg)，若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠，若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆杆B点的力最小为点的力最小为()A15 N B6 N C3 N D1.5 ND知知3 3讲讲3知识点知识点杠杆的分类杠杆的分类F1F2阻力臂阻力臂l2O省力杠杆省力杠杆由由 F1l1=F2l2 l1l2 F1 F2这是省力杠杆这是省力杠杆省力杠杆的特点省力杠杆的特点hS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hOF2F1ABF2F1AB可见，省力

17、杠杆虽然省力，但费了距离可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离知知3 3讲讲F2F1动力臂动力臂l1阻力臂阻力臂l2费力杠杆费力杠杆F1l1=F2l2 ,l1 F2 ,这是费这是费力杠杆力杠杆知知3 3讲讲F2F1hS=4hABABF2F1OhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4h可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点知知3 3讲讲F2F1动力臂动力臂l1阻力臂阻力臂l2O等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点由由 F1l1=F2l2l1 = l2F1 = F2这是等臂杠杆这是等臂杠杆等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆不省力，也不省

18、距离知知3 3讲讲皮划艇是我国的奥运优势项目之一，如图所示，皮划艇是我国的奥运优势项目之一，如图所示，是我国选手夺冠时的场景。在比赛中，运动员一是我国选手夺冠时的场景。在比赛中，运动员一手支撑住桨柄的末端手支撑住桨柄的末端(视为支点视为支点)，另一手用力划，另一手用力划桨，此时的船桨是桨，此时的船桨是()A等臂杠杆等臂杠杆 B费力杠杆费力杠杆 C省力杠杆省力杠杆 D省功杠杆省功杠杆B【例【例1】（来自（来自点拨点拨）知知3 3讲讲【导引导引】运动员一手支撑住桨柄的末端，末端视为支点，运动员一手支撑住桨柄的末端，末端视为支点，另另一手一手用力划桨，阻力臂大于动力臂。因此，此用力划桨，阻力臂大于动

19、力臂。因此，此时的桨时的桨属于属于费力杠杆。费力杠杆。知知3 3讲讲总总 结结识别杠杆的类型用识别杠杆的类型用比较法比较法，通过比较动力臂与阻，通过比较动力臂与阻力力臂的臂的大小关系，来判断杠杆的类型。大小关系，来判断杠杆的类型。知知3 3练练1（来自（来自典中点典中点）关于费力杠杆，下列说法正确的是关于费力杠杆，下列说法正确的是()A费力杠杆的动力臂大于阻力臂费力杠杆的动力臂大于阻力臂B费力杠杆不能省距离费力杠杆不能省距离C费力杠杆会费力，因此没有用处费力杠杆会费力，因此没有用处D费力杠杆可以省距离费力杠杆可以省距离D知知3 3练练2 【中考中考泰安泰安】如图所示的四种用具中，正常使如图所示

20、的四种用具中，正常使用时属于省力杠杆的是用时属于省力杠杆的是()B1知识小结知识小结杠杆杠杆平衡条件平衡条件概念概念画杠杆力臂的方法画杠杆力臂的方法分类分类省力杠杆省力杠杆费力费力杠杆杠杆等臂杠杆等臂杠杆1. 动力方向和阻力方向之间的关系：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；若若支点在杠杆的中间，两力方向基本相同；若支点在支点在杠杆的一端，两力方向应该相反；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，则动力和阻力中，一个力使杠杆顺时针转动，则另另一个一个力使杠杆逆时针转动。力使杠杆逆时针转动。2. 画力臂的顺口溜：画力臂的顺口

21、溜：一定点，二画线一定点，二画线(力的作用线力的作用线)， 三作垂线段。三作垂线段。1. 根据杠杆的特征，可以将杠杆分成以下几类：根据杠杆的特征，可以将杠杆分成以下几类：2. 由杠杆的平衡条件可知，没有既省力又省距由杠杆的平衡条件可知，没有既省力又省距离离的杠杆的杠杆。杠杆类型杠杆类型特征特征优点优点缺点缺点示例示例省力杠杆省力杠杆L1L2省力省力费距离费距离撬棒撬棒等臂杠杆等臂杠杆L1L2天平天平费力杠杆费力杠杆L1F乙乙，因为甲方法的动力臂长，因为甲方法的动力臂长BF甲甲F乙乙，因为乙方法的阻力臂短，因为乙方法的阻力臂短DF甲甲F乙乙，因为动力臂都是阻力臂的，因为动力臂都是阻力臂的2倍倍D

22、易错点：易错点：误认为动力误认为动力臂长的杠杆更省力臂长的杠杆更省力1（来自教材）（来自教材）画出图中各力的力臂。画出图中各力的力臂。2（来自教材）（来自教材）一位体重约为一位体重约为500N的同学在做俯卧撑，如图所示，的同学在做俯卧撑，如图所示，点点A为重心。请计算地面对他双手的作用力。为重心。请计算地面对他双手的作用力。解：解：由杠杆的平衡条件由杠杆的平衡条件得得F1L1F2L2，代入数据得代入数据得：F1(1.0 m0.7 m)500 N 1.0 m，解，解得得F1294 N。3（来自教材）（来自教材）解解：由题图可知，力由题图可知，力F为动力为动力，车斗，车斗和和泥土的总重力为阻力泥土

23、的总重力为阻力，L11.5 m，L20.3 m。由。由杠杆杠杆平衡条件得平衡条件得，GL2FL1，则，则F 200 N。工人用一辆独轮车搬运泥土。设工人用一辆独轮车搬运泥土。设 车斗和泥土的总重车斗和泥土的总重力力G=1 000 N，独轮车各部分如图所示，那么，工人，独轮车各部分如图所示，那么，工人运泥土时抬起独轮车需要用的力运泥土时抬起独轮车需要用的力F是多少？是多少？211000N0.3m1.5mGLL4（来自（来自典中点典中点）【中考中考河南河南】如图所示，小华用苹果和橘子来玩跷跷如图所示，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，放板。她将苹果、橘子分别放在轻

24、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苹果的重力苹果的重力 B橘子的重力橘子的重力C杆对橘子的支持力杆对橘子的支持力 D苹果对杆的压力苹果对杆的压力D5（来自（来自典中点典中点）杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用，护城河上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，它的支点安装的吊桥就是一个杠杆，如图所示，它的支点是是_点，动力作用点是点，动力作用点是_点，阻力是点，阻力是吊桥的吊桥的_。BA重力重力（来自（来自典中点典中点）6【中考中考聊城聊城】如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，如图是一种拉杆式

25、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，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，则竖直向上的拉力直向上的拉力F为为_N。707（来自（来自典中点典中点）【中考中考庆阳庆阳】下列简单机械中，在使用中是费下列简单机械中，在使用中是费力杠杆的是力杠杆的是()A核桃夹核桃夹 B自行车车把自行车车把C活塞式抽水机抽水活塞式抽水机抽水 D扫帚扫帚D8（来自（来自典中点典中点）【中考中考庆阳庆阳】如图所示的装置中，两支铅笔构如图所示的装置中，两支铅笔构成了一个成了一个_，可以轻松地撬起很重的，可以轻松地撬起很重的书，小指离支点越远，所用的力越书，小指离支点越远，所用的力越_。杠杆杠杆小小9（来自（来自典中点典中点）如图所示，甲、乙两人用棒将重力相同的物体扛如图所示，甲、乙两人用棒将重力相同的物体扛在肩上走，在肩上走，_中那个人手用力更大；中那个人手用力更大；_中中人肩受力更大。人肩受力更大。(均填均填“甲甲”或或“乙乙”)乙乙乙乙请完成请完成点拨训练点拨训练P18-19对应对应习题习题！