10.1 科學(xué)探究：杠桿的平衡條件 課件 初中物理滬科版八年級全一冊（2022~2023學(xué)年）

第十章機(jī)械與人滬科版初中物理八年級全一冊10.1科學(xué)探究：杠桿的平衡條件討論：下列工具工作時有什么共同特征？觀察下面圖片，找出它們的共同點甲.剪指甲刀乙.剪子丙.老虎鉗1.都是我們生活中常用的工具，我們稱之為機(jī)械（機(jī)械的種類很多，如杠桿、滑輪、斜面等，統(tǒng)稱為簡單機(jī)械）；2.都有一個固定不動的點（稱之為轉(zhuǎn)軸），機(jī)械的其他部分繞轉(zhuǎn)軸運動；3.都存在兩個力，力的作用點不同，力的方向不同；4.上述的簡單機(jī)械屬于杠桿。認(rèn)識生活中的杠桿：撬棒、羊角錘、剪刀、鉗子、鑷子、核桃鉗等。2

在現(xiàn)實生活中，你還能舉出哪些杠桿的實例呢？31、定義：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，叫做杠桿。杠桿的概念F1F2l1ol2與杠桿有關(guān)的物理概念2、杠桿的五要素支點：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點O。動力：促使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。動力臂：從支點O到動力F1作用線的距離L1。阻力臂：從支點O到阻力F2作用線的距離L2。畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O畫一畫（４）標(biāo)示：最后用大括號或箭頭勾出力臂，并在旁邊寫上字母L1或L２。畫力臂的方法（1）找點：先確定杠桿的支點Ｏ和動力、阻力的方向。（2）畫線：過力的作用點沿力的方向畫出力的作用線；（３）作垂線段：用細(xì)實線作從支點Ｏ到力的作用線的垂線，畫出垂足，則從支點到垂足的距離就是力臂。正確理解杠桿五要素（1）動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向一定是相反的，但動力和阻力的方向不一定相反。（2）力臂不一定在杠桿上，當(dāng)力的作用線不垂直于杠桿時，力臂與杠桿不重合。（3）支點一定在杠桿上，動力和阻力可以在支點兩側(cè)，也可在支點同側(cè)。（4）當(dāng)力的作用線恰好通過支點時力臂為零，這個力不能使杠桿轉(zhuǎn)動。F1F2Ol2l1OF1F2l2l1F2l2F1Ol1試一試：畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2l1l2F1F2l1Ol2O1.杠桿平衡：杠桿在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡。問題：杠桿在滿足什么條件時才會平衡？2.探究杠桿的平衡條件保證力臂沿杠桿，便于測量。實驗操作：〔1〕調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿水平平衡。問題：為什么要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡？〔2〕杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄在表格中?！?〕改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力和動力臂的大小，再做幾次實驗?！?〕在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的方法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。實驗結(jié)論：杠桿平衡時，動力×動力臂=阻力×阻力臂。次數(shù)動力F1/N阻力F2/N動力臂l1/m阻力臂l2/m123456思考與討論①杠桿兩端裝置兩只可調(diào)節(jié)的螺母，能起什么作用?答案：作用是調(diào)節(jié)杠桿自身的平衡②杠桿調(diào)平的方法是什么?答案：左邊高向左調(diào)，右邊高向右調(diào)Ol1=9ml2=6cmF1=200NF2例題：由F1l1＝F2l2得：解：F2=F1l1l2=200N×9m0.06m=3×104Nm=F2g=10N·kg-13×104N=3×103kg=3t杠桿平衡條件：三類杠桿：若l1＞l2，則F1F2若l1=l2，則F1F2若l1＜l2，則F1F2＞省力杠桿等臂杠桿費力杠桿＝＜小結(jié)：判斷杠桿的類型，實際就是比較動力臂和阻力臂的大小。F1l1＝F2l2F1F2=l2l1根據(jù)杠桿平衡條件可以知道杠桿的運用又三種情況：

1．省力杠桿：

動力臂大于阻力臂，動力小于阻力。在生活中，你還發(fā)現(xiàn)了哪些工具是省力杠桿？

我們在使用省力杠桿時，得到了省力的利益，同時我們又付出了怎樣的代價呢？o使用費力的杠桿，有什么好處呢？請注意觀察，賽艇的船漿在劃水時，它的動力臂和阻力臂，哪個更長呢？我們在使用時，是省力了？還是費力了呢？

2．費力杠桿：

動力臂小于阻力臂，動力大于阻力。在生活中，你還發(fā)現(xiàn)了哪些工具是費力杠桿？使用費力杠桿，雖然費了力，但卻省了動力作用點移動的距離。

3．等臂杠桿：

動力臂等于阻力臂，動力等于阻力。物理實驗室中，我們使用的天平就是等臂杠桿。托盤天平物理天平（情形1）如圖，力F始終與杠桿垂直，杠桿在力F的作用下繞O點勻速轉(zhuǎn)動到水平位置的過程中，力F的大小如何變化？如圖：①F2=G與l1=OA保持不變，l2變大；

②由杠桿平衡條件得：F=F2l2/l1；

③故，F(xiàn)變大；（情形2）如圖，力F的方向保持水平向右，杠桿在力F的作用下繞O點勻速轉(zhuǎn)動到水平位置的過程中，力F的大小如何變化？如圖：①F2=G保持不變，l2變大，l1變??；

②由杠桿平衡條件得：F=F2l2/l1；

③故，F(xiàn)變大；注意：此情況下杠桿不可能到達(dá)水平位置（當(dāng)杠桿無限接近水平位置時，l1無限接近于零，F(xiàn)無窮大）。（情形3）如圖，力F的方向保持豎直向上，杠桿在力F的作用下繞O點勻速轉(zhuǎn)動到水平位置的過程中，力F的大小如何變化？如圖：①F2=G保持不變，l2與l1同時變大，且比值為0.5；

②由杠桿平衡條件得：F=F2l2/l1；

③故，F(xiàn)=0.5G保持不變；（情形4）如圖，杠桿保持靜止，力F的方向由豎直向上變?yōu)樗较蛴业倪^程中，力F的大小如何變化？如圖：①F2與l2保持不變，l1先變大后變??；

②由杠桿平衡條件得：F=F2l2/l1；

③故，F(xiàn)先變小后變大（當(dāng)F與杠桿垂直時F最?。?．下列工具在正常使用中，屬于費力杠桿的是（）A．啟瓶器B．切紙鍘刀C．食品夾D．羊角錘CC2.如圖是起重機(jī)用四種方案將地面上的一棵大樹扶起的瞬間，其中拉力最小的是（）。

3．如圖所示，分別沿力F1、F2、F3、的方向用力，使杠桿平衡，關(guān)于三個力的大小，下列說法正確的是（）

A．沿F1方向的力最小

B．沿F2方向的力最小

C．沿F3方向的力最小

D．三個力的大小相等BF3F1F2OL1L3L24．小陽同學(xué)在做“探究杠桿平衡條件”的實驗時，他把杠桿掛在支架上，發(fā)現(xiàn)左端向下傾斜。（1）若使杠桿在

位置平衡，需把平衡螺母向

端調(diào)節(jié)。（2）如果在杠桿的A處掛三個相同的鉤碼，則在B處要掛

個同樣的鉤碼，杠桿才能重新位置平衡。（3）若在C處掛6

N的鉤碼，用彈簧測力計作用在B點，要使杠桿在水平位置平衡，最小拉力的方向應(yīng)該