北師大物理第九章第1節(jié)杠桿導(dǎo)學(xué)案

杠桿學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握杠桿的定義以及杠桿的有關(guān)名詞2.掌握力臂的畫法教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)【本節(jié)重點(diǎn)】杠桿力臂的畫法，平衡條件的應(yīng)用【本節(jié)難點(diǎn)】杠桿力臂的畫法，平衡條件的應(yīng)用。本節(jié)知識概覽圖定義：繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒要素：支點(diǎn)、動力、阻力、動力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)、動力臂、阻力臂定義：繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒要素：支點(diǎn)、動力、阻力、動力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)、動力臂、阻力臂平衡條件：分類杠桿杠桿省力杠桿：省力杠桿：費(fèi)力杠桿：等臂杠桿：新課導(dǎo)引如圖所示是人們生活中經(jīng)常使用的兩種工具.圖甲是用鐵棒撬起重物，既省力又科學(xué).圖憶是用羊角錘起出木板上的釘子，輕松自如.你知道用鐵棒撬起重物和用羊角錘起出木板上的釘子，應(yīng)用的是什么原理嗎？教材精華知識點(diǎn)1認(rèn)識杠桿定義：一根硬棒，在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿.知識拓展（1）“硬棒”不一下是棒，泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體.（2）杠桿可以是直的，也可以是任意形狀的.杠桿的七要素（1）支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)，用字母“O”表示.它可以在棒的一端，也可以在棒的中間.在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點(diǎn)是相對固定的.（2）動力：驅(qū)使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示.（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示.（4）動力作用點(diǎn)：動力的杠桿上的作用點(diǎn).（5）阻力作用點(diǎn)：阻力在杠桿上的作用點(diǎn).（6）動力臂：從支點(diǎn)到動力作用線的距離，用“L1”（7）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用“L2”表示.新課導(dǎo)引解讀：它們都利用了杠桿的原理知識點(diǎn)2杠桿的平衡條件杠桿平衡：杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動時，稱為杠桿的平衡杠桿的平衡條件：F1L1=F2L探究實(shí)驗(yàn)【提出問題】杠桿的平衡條件是什么?【制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)騎】用杠桿和支架、鉤碼、尺、線等研究杠桿的平衡條件．【實(shí)驗(yàn)器材】杠桿、支架、鉤碼、尺和線．【實(shí)驗(yàn)過程】（1）調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母．使杠桿在水平位置平衡．（2）如圖9-3所示，在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡.這時杠桿兩邊受到鉤碼的作用力都等于鉤碼的重力.（3）改變力的力臂的數(shù)值，再做兩次實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果填入下表.【實(shí)驗(yàn)記錄】把支點(diǎn)右方的鉤碼的重力當(dāng)作動力F1，支點(diǎn)左方的鉤碼的重力當(dāng)作阻力F2，用尺量出杠桿平衡時的動力臂L1和阻力臂L2，把F1，L1，F(xiàn)2，L2的數(shù)值填入下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)動力F1/N動力臂L1/cm動力×動力臂F1·L1/N·cm阻力F2/N阻力臂L2/cm阻力×阻力臂F2·L2/N·cm150105001005500250157501505750310010100020051000【交流論證】（1）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：動力×動力臂=阻力×阻力臂.（2）若用F1，F(xiàn)2，L1和L2分別表示動力、阻力、動力臂和阻力臂，杠桿的平衡條件可以表示為F1L1=F2L【實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)解析】（1）如圖9-4甲所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，力臂L1與L2恰好與杠桿重合這樣就可以由杠桿的刻度直接讀出力臂的大小，而圖9-4乙中杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有圖甲方便.因此，本實(shí)驗(yàn)要求杠桿在水平位置平衡.（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，絕不能再調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡.（3）如圖9-5所示，可以彈簧測力計(jì)代替一組砝碼，此時拉力為動力，砝碼的策重力為阻力.知識點(diǎn)3生活中的杠桿省力杠桿：動力臂L1＞阻力臂L2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿叫省力杠桿.使用這種杠桿時省力但卻費(fèi)距離.如前面講過的撬重物的鐵棒、起釘子的羊角錘、瓶起子等.費(fèi)力杠桿：動力臂L1＜阻力臂L2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫費(fèi)力杠桿.使用這種杠桿時雖然費(fèi)了力，但卻省距離,如釣魚竿、理發(fā)剪刀等.等臂杠桿：動力臂L1=阻力臂L2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫等臂杠桿.使用這種杠桿既不省力，也不省距離，但卻可以改變動力的方向.如天平.知識點(diǎn)4輪軸定義：由具有共同轉(zhuǎn)動的大輪和小輪組成的裝置叫做輪軸.半徑較大的輪叫輪，半徑較小的輪叫軸.水井上方的轆轤就是輪軸.原理：輪軸可以看作是杠桿的變形，如圖9-6所示.特點(diǎn)：當(dāng)動力施加在輪上，阻力施加在軸上，則動力臂L1=R，助力臂L2=r.根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，得F1R=F2種類（1）省力輪軸：R＞r，因?yàn)镕1R=F2r，所以F1＜F2，即使用省力輪軸可以省力，也可以改變力的方向，但卻費(fèi)了距離，如圖9-7甲所示.（2）費(fèi)力輪軸：r＞R，因?yàn)镕1R=F2r，所以F1＞F2，即使用費(fèi)力輪軸省距離，也能夠改變力的方向，但卻費(fèi)了力，如圖9-7乙所示.輪軸的變形：在實(shí)際應(yīng)用省力輪軸時，為了方便或節(jié)約材料等原因，常用桿狀物體來代表大輪，如扳手、釣魚或放風(fēng)箏用的收線器的搖把等.課堂檢測1下列關(guān)于杠桿的一些說法中，正確的是（）A．杠桿必須是一根直棒B．杠桿不一定要有支點(diǎn)C．阻力臂就是支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離D．杠桿的支點(diǎn)可以在杠桿的中間，也可以在杠桿的兩端2以下幾種裝置中，屬于費(fèi)力杠桿是（）A．汽車的方向盤B．手推車C．自行車腳踏板D．釣魚竿3畫出圖9-8中鍘刀和釣魚竿的支點(diǎn)、動力、動力臂、阻力、阻力臂.4某同學(xué)在做“研究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A．把杠桿的中點(diǎn)支在支架上.B．如圖9-10所示，把鉤碼掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡.C．改變力和力臂的數(shù)據(jù)，做三次實(shí)驗(yàn)．D．求出各次實(shí)驗(yàn)中動力×動力臂與阻力×阻力臂的數(shù)值．試回答下列問題：（1）該同學(xué)在哪一步前漏掉一個什么重要步驟是．（2）如果實(shí)驗(yàn)正確無誤，本實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論是．5.室內(nèi)垃圾桶的蓋平時關(guān)閉著，可阻擋桶內(nèi)異味向外散發(fā)，使用時用腳踩踏板，桶蓋開啟，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖9-11所示，下列說法正確的是（）A．兩杠桿均為省力杠桿B．兩杠桿均為費(fèi)力杠桿C．ABC為省力杠桿D．A′B′C′為省力杠桿6一把桿秤，秤桿AB長40cm，提組在離A端8cm處，并且已知秤桿和秤鉤的總重力為G=4．9N，重心在提組右側(cè)4cm處，秤砣的重力為G′=9．8N，如圖9-12所示，則：（1）此秤的零刻度線應(yīng)該在什么位置?（2）“0.5kg”的刻度線離提組多遠(yuǎn)?體驗(yàn)中考1（09·河池）各式各樣的剪刀都是一對杠桿，如圖9-27所示，剪刀是省力杠桿；理發(fā)時應(yīng)選用剪刀.（填“甲”或“乙”）2（09·煙臺）觀察如圖9-28所示的指甲刀的結(jié)構(gòu)圖，其中分析正確的是（）A．一個杠桿，且是省力杠桿B．兩個杠桿，一個省力杠桿，一個費(fèi)力杠桿C．三個杠桿，一個省力杠桿，兩個費(fèi)力杠桿D．三個杠桿，一個費(fèi)力杠桿，兩個省力杠桿3（08·佛山）如圖9-29所示的簡單機(jī)械，在使用中屬于費(fèi)力杠桿的是（）4（09·昆明）如圖9-30所示，重力不計(jì)的杠桿OAB，可繞O點(diǎn)在的豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.重力為100N的物體掛在OA的中點(diǎn)處.已知OA=40cm，AB=30cm，OA垂直于AB，杠桿與轉(zhuǎn)動軸間的摩擦忽略不計(jì).要使杠桿平衡，且OA段處于水平位置，那么作用于B端的最小力的力臂等于cm，最小力的大小等于N.學(xué)后反思附：課堂檢測及體驗(yàn)中考答案課堂檢測1答案為D.2答案為D.3答案：如圖9-9乙所示.4答案：（1）在步驟B前，漏掉了“調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡”（2）動力×動力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L5.答案為C.6解：（1）空秤時，桿秤的重力在提組的右側(cè)，起到桿秤以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)順時針轉(zhuǎn)動的作用，因此秤砣一定要放在提組O點(diǎn)的左側(cè)，起到使桿秤逆時針方向轉(zhuǎn)動的作用，桿秤才能平衡.如圖9-13