1、第第1 1课时课时 杠杆杠杆第一节第一节 科学探究：杠杆的平衡条件科学探究：杠杆的平衡条件第十章第十章 机械与人机械与人1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程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检测检测认识杠杆认识杠杆杠杆的平衡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，高大，建于公元前二十七世纪，高146.5米，相当于米，相当于40层楼层楼高，由高，由230万块重约万块重约2.5吨的大石块叠成，最大的一块重约吨的大石块叠成，最大的一块重约16 吨，全部工程历时吨，全部工程历时30
2、余年。古埃及人用什么工具创造余年。古埃及人用什么工具创造了这一奇迹？了这一奇迹？你知道这些工具是利用了什么原理吗？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？下面我们就来学习它？知知1 1导导1知识点知识点认识杠杆认识杠杆人们生产、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：硬棒可以是直注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的也可以是弯曲的,即杠即杠 杆可以是各种各样的形状。杆可以是各种各样的形状。物理
3、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,叫做杠杆。叫做杠杆。跷跷板及上面列举的生产工具都是杠杆。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知知1 1讲讲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
4、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杠杆五要素杠杆五要素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
5、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，正确的的力臂的作图中，正确的是是()C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，而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
6、用线不垂直，所以选项中线段与动力作用线不垂直，所以A、B选选项错误；又因为项错误；又因为D选项中，表示力臂的不是支点到动选项中，表示力臂的不是支点到动力作用线的距离，故力作用线的距离，故D选项错误，选项错误，C选项正确。选项正确。总总 结结知知1 1讲讲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(力的作用线力的作用线)，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。点，二作线，点向线作垂线。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，也可以是弯的杠杆可以是
7、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1知知1 1练练D知知1 1练练【中考中考河南河南】如图所示，小华用苹果和橘子来玩如图所示，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。使杆逆时针转动的端，放手后，杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是力是()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
8、的支持力 D苹果对杆的压力苹果对杆的压力2D知知2 2导导2知识点知识点杠杆的平衡杠杆的平衡什么是杠杆的平衡？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。匀速转动时，我们说杠杆平衡了。买买菜菜唉！怎样才使它平衡唉！怎样才使它平衡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，可以对它进为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它进行简化。行简化。用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代用带有等分刻度的均质木尺代替跷
9、跷板，用钩码代替人。替人。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F1F2oL1L2作出杠杆的五要素作出杠杆的五要素知知2 2讲讲杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？间存在着怎样的关系？知知2 2讲讲AB3.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 力臂的长度力臂的长度(2)A、B两图中的杠杆处于静止状态，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
10、，使杠杆在水平图。实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读位置平衡，便于在杠杆上直接读出或量出力臂的大小。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 此位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动此此位置，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，记录此钩码的位置使杠杆在水
11、平位置平衡，记录此 位置。位置。3.改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出 三组数据。三组数据。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，使杠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。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。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。直接读出力臂的长度。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
12、收集数据知知2 2讲讲请同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 F1L1=F2L2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?知知2 2讲讲如图所示，一轻质杠杆如图所示，
13、一轻质杠杆OA可绕可绕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点悬挂一点悬挂一重为重为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。(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？【例例2 2】知知2 2讲讲【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阻杠杆平衡的条件：动
14、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以及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,DAO 30,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F 25 cm20 N30 cm，解得：，解得：F24 N。总总 结结知知2 2讲讲利用杠杆
15、的平衡条件公式时，动力和阻力的单位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要统一为力的单位“N”，动力臂和阻力臂的单位，动力臂和阻力臂的单位要统一，但不一定是要统一，但不一定是“m”，其他长度单位统一也，其他长度单位统一也可以。可以。知知2 2练练1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的动力与动力臂乘积和阻力与阻力臂乘积的 大小大小D以上都不对以上都不对C知知2 2练练2【中考中考天津天津】如图所示，在处于水平平衡的杠杆如图所示，在处于水平平衡的杠杆A点，挂
16、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，若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆在杠杆B点的力最小为点的力最小为()A15 N B6 N C3 N D1.5 ND1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；若支点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；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
17、一动力和阻力中，一个力使杠杆顺时针转动，则另一 个力使杠杆逆时针转动。个力使杠杆逆时针转动。2.画力臂的顺口溜：一定点，二画线画力臂的顺口溜：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。2易错小结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。起使用时动力臂、阻力、阻力臂。易错点：弄错支点位置易错点：弄错支点位置1.如图所示，如图所示，F1是作用在抽水机手柄是作用在抽水机手柄A点的动力，点的动力，O为支点，请在图中画出为支点，请在图中画出F1的力臂的力臂L1，并标出阻力，并标出阻力F2。易错点：弄
18、错阻力方向易错点：弄错阻力方向2.剪刀是一种常用杠杆剪刀是一种常用杠杆(如图如图)，请你找出它的支点、，请你找出它的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂，并将其在图上标动力、动力臂、阻力、阻力臂，并将其在图上标示出来。示出来。1图略图略图图(a)所示的杠杆是水平平衡的。若如图所示的杠杆是水平平衡的。若如图(b)所示，所示，在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，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？杠杆还能保持水平平衡吗？为什么？2解：不能，向右偏转。因为在题图解：不能，向右偏转。因为在题图(a)中中F1l1F2l2，当两边加上等重的物体时：当两边加上等重
19、的物体时：(F1G)l1(F2G)l2F1l1Gl1F2l2Gl2(l1l2)G；因为；因为F1F2，l1l2，所以，所以(l1l2)G0，即，即(F1G)l1(F2G)l2。某人分别用如图某人分别用如图(a)、(b)所示的所示的 两种方法挑着同两种方法挑着同一物体行走，则图一物体行走，则图(a)中手施加的动力中手施加的动力_(选选填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”）图）图(b)中手施加中手施加的动力。的动力。3小于小于4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
20、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B5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【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。670
