1、第十章 机械与人第一节 科学探究：杠杆的平衡条件第1课时 杠杆新课导入铡纸刀开瓶器抽水机这些工具在使用时，有什么共同特点？学习目标1.认识杠杆，了解关于杠杆的五要素。2.通过实验，探究杠杆的平衡条件。3.利用 F1l1=F2l2 进行相关计算。一、认识杠杆课堂探究仔细观察上面的杠杆，试总结它们在使用时有什么共同特点？仔细观察上面的杠杆，试总结它们在使用时有什么共同特点？什么是杠杆？杠杆：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒就称为杠杆。杠杆的定义羊角锤镊子指甲剪一根硬棒成为杠杆的条件：（1）要有力的作用；（2）能绕着固定点转动；（3）是硬的，受力不发生形变或不易发生形变。根据实际用途，杠杆的外形可
2、以是多种多样的。不是，“硬棒”甚至不一定是棒，这里的“硬棒”泛指一切有一定长度的刚体。“硬棒”必须是直的吗？支点：杠杆绕着转动的固定点(O)F1F2l2Ol1注意：支点、动力和阻力的力的作用点一定在杠杆上。力臂不一定在杠杆上。力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线。力的作用线杠杆的五要素动力：使杠杆转动的力(F1)阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)动力臂：支点到动力作用线的距离(l1)阻力臂：支点到阻力作用线的距离(l2)视频：杠杆与杠杆的五要素例 题1.下列关于杠杆的一些说法中，不正确的是()A.杠杆必须是一根硬棒B.力臂一定在杠杆上C.动力臂就是支点到动力作用线的距离D.当力的作
3、用线通过支点时，力臂为 0B 力臂的画法一找（找准支点、动力和阻力作用点）二画（画出力的作用线）三引（引垂线）四标（标力臂支点到垂足的距离）F2OF1l2l1画出图中杠杆各力的力臂。F1F2l1l2F1F2l1Ol2O例 题 画最大力臂求最小力 F1l1=F2l2定值最小 最大求最小力实际上是确定最大力臂非轻质杠杆方向相同力的方向相同时，支点越远的力的作用点施力的力越小GLG=Fllbla OGabFaFb FbFalalb 画最大力臂求最小力求最小力 F1l1=F2l2定值定值最小最小 最大最大求最小力实际上是确定最大力臂求最小力实际上是确定最大力臂la lbGlG=FlFlb最大，最大，F
4、b最小最小支点到离支点最远的力的作用点的连线支点到离支点最远的力的作用点的连线最小的力：垂直于最大的力臂最小的力：垂直于最大的力臂定值定值OGlGFaFbFclalblclclb二、杠杆的平衡探究杠杆的平衡条件物体的平衡状态做匀速直线运动保持静止杠杆的平衡状态保持静止做匀速转动（1）称重时应怎样使杆秤保持平衡？（2）如果增加物品的质量，秤砣应该往哪移？（3）秤砣往右移动改变了哪一因素？思考：杆秤的平衡条件不断调节秤砣位置，使杆平衡往右力臂（4）猜想一下杠杆平衡的条件是什么呢？探究实验：杠杆的平衡条件实验步骤：思考：怎么调？调到水平平衡的目的是什么？（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡
5、。调节方法：杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。（1）保证力臂沿杠杆，便于测量；（2）消除杠杆自身重力对实验结果的影响。目的：（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。目的：保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。注意：此时不能再调平衡螺母次数动力F1/N阻力F2/N动力臂l1/m阻力臂l2/m123456（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再多做几次实验。目的：避免结论的偶然性，寻找杠杆平衡的普遍性规律杠杆平衡时，动力动力臂=阻力阻力臂。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11
6、1535221021033102154220410（4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。视频：实验探究杠杆的平衡条件例 题1.如图所示，小明利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码(每个钩码重均为0.5 N)等实验器材，探究杠杆的平衡条件。（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 (填“平衡”或“不平衡”)状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节，这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响。（2）将杠杆调整好后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂
7、个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。平衡左2（3）如图丙所示，小明用弹簧测力计替代钩码，先在B点竖直向下拉使杠杆平衡，然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐_(填“变大”或“变小”)，原因是_。（4）在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是_。(填序号)A.使测量数据更准确B.多次测量取平均值减小误差C.避免偶然性，使实验结论具有普遍性变大拉力力臂变小C2.据杭州日报报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了根长度为 12 m 的槽钢作为杠杆。吊钩固定于槽钢的中点 O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数 F1 为 200 N。测得 l1 为 6 m，l2 为 4 cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g 取10N/kg。Ol16 ml24 cmF1200 NF2由F1l1F2l2 得：解：F2=F1 l1l2=200 N6 m0.04 m3104 N=10 N/kg3104 N=3103 kg3 tm=F2g=Gg课堂小结杠杆杠杆在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆支 点(O)动 力(F1)阻 力(F2)动力臂(l1)阻力臂(l2)杠杆的五要素杠杆的平衡条件F1l1=F2l2
