第1课时-探究杠杆的平衡条件公开课教案教学设计课件.ppt

第节 杠杆第1课时 探究杠杆的 平衡条件第十二章第十二章 简单机械简单机械1课堂讲点2课时流程杠杆及其五要素杠杆及其五要素 杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件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大，建于公元前二十七世纪纪，高，高146.5米，相当于米，相当于40层层楼楼高，由高，由230万万块块重重约约2.5吨的大石吨的大石块块叠成，最大的一叠成，最大的一块块重重约约16吨，全部工程吨，全部工程历时历时30余年。古埃及人用什么工具余年。古埃及人用什么工具创创造造了了这这一奇迹？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？1知识点知识点杠杆及其五要素杠杆及其五要素人们生产、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1知识点知识点杠杆及其五要素杠杆及其五要素人们生产、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！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？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。定义：定义：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,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支点到阻力作用线线的距离的距离F1动力动力杠杆的五要素杠杆的五要素: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支点到阻力作用线线的距离的距离F1动力动力杠杆的五要素杠杆的五要素: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杠杠杆杆五五要要素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）；画画线线（画力的作用（画力的作用线线，一般画，一般画为为虚虚线线）；）；作垂作垂线线段（从支点向力的作用段（从支点向力的作用线线作垂作垂线线，垂，垂足在力的作用足在力的作用线线上，一般画上，一般画为为虚虚线线）；）；标标力臂（力臂（标标垂足垂足-直角符号、直角符号、标标力臂力臂-支支点到垂足的距离点到垂足的距离）。）。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：【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，正确的是的力臂的作图中，正确的是()C【解析解析】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 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：由点向线作垂线段即可。画力臂的方法可记为：一找一找点，二作线，点向线作垂线。点，二作线，点向线作垂线。总 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：由点向线作垂线段即可。画力臂的方法可记为：一找一找点，二作线，点向线作垂线。点，二作线，点向线作垂线。1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2 如图为用瓶起开启瓶盖的情景，请在图中画出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。该瓶起使用时动力臂、阻力、阻力臂。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。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，用钩码代带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，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F1F2oL1L2作出杠杆的五要素作出杠杆的五要素F1F2oL1L2作出杠杆的五要素作出杠杆的五要素1.1.提出提出提出提出问题问题问题问题：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？2.2.猜想与假猜想与假猜想与假猜想与假设设设设：假假假假设设设设一：一：一：一：F1+L1=F2+L2假假假假设设设设二：二：二：二：F1L1=F2L2假假假假设设设设三：三：三：三：F1/L1=F2/L2假假假假设设设设四：四：四：四：F1L1=F2L2AB3.制定制定计计划与划与设计实验设计实验器材器材:杠杆、杠杆、钩码钩码、弹弹簧簧测测力力计计、铁铁架台架台测测量的物理量量的物理量:力的大小力的大小 力臂的力臂的长长度度（2）A、B两两图图中的杠杆中的杠杆处处于静止状于静止状态态，实验时实验时采用哪幅采用哪幅图图？为为什么？什么？采用采用A图图。实验时实验时，使杠杆在水平，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接位置平衡，便于在杠杆上直接读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）杠杆两端装置两只可调节调节的螺母，能起的螺母，能起什么作用什么作用?调节调节杠杆自身的平衡。杠杆自身的平衡。实验步骤：实验步骤：1.调节调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。2.在杠杆的左在杠杆的左侧侧一个位置挂上适量的一个位置挂上适量的钩码钩码，记录记录此位置，同此位置，同时时在右在右侧侧挂上适量的挂上适量的钩码钩码，移，移动动此此钩码钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，的位置使杠杆在水平位置平衡，记录记录此此位置。位置。3.改改变钩码变钩码数量或位置，重复上面的步数量或位置，重复上面的步骤骤，得出，得出三三组组数据。数据。1.在在实验实验前要通前要通过调节过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠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.挂挂钩码钩码后，不能再移后，不能再移动动平衡螺母，只能通平衡螺母，只能通过过移移动动钩码钩码的位置使杠杆平衡。的位置使杠杆平衡。3.读读数数时时，杠杆仍要求是，杠杆仍要求是处处于水平平衡状于水平平衡状态态，以便，以便直接直接读读出力臂的出力臂的长长度。度。实验实验注意事注意事项项4.进进行行实验实验与收集数据与收集数据请同学们开始做实验请同学们开始做实验实验实验次数次数 F1/N L1/m F2/N L2/m1 2320.1530.1050.08100.04100.0550.10实验实验数据数据记录记录请同学们开始做实验请同学们开始做实验实验实验次数次数 F1/N L1/m F2/N L2/m1 2320.1530.1050.08100.04100.0550.10实验实验数据数据记录记录动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂5.分析分析论证论证、得出、得出结论结论F1L1=F2L2或或杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：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你的实验结论实验结论与你的假与你的假设设一致一致吗吗?你的你的结论结论是什么是什么?【例【例2】(南京南京)用如用如图图所示的装置做所示的装置做“探究杠杆的平衡条探究杠杆的平衡条件件”实验实验。(1)实验实验开始开始时时，杠杆的位置如，杠杆的位置如图图甲所示，甲所示，为为使杠杆在使杠杆在水平位置平衡，水平位置平衡，应应将杠杆的平衡螺母向将杠杆的平衡螺母向_移移动动(选选填填“左左”或或“右右”)。右；（右；（2）；（）；（3）12.5右右(2)如图乙所示，在刻度线如图乙所示，在刻度线“2”处挂处挂2个钩码个钩码。在刻度线在刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为F1，将弹簧，将弹簧测力计斜向左拉，杠杆在水平位时平衡时，其示数测力计斜向左拉，杠杆在水平位时平衡时，其示数F2_F1(选项选项“”、“=”或或“”)；再将弹簧测力计斜；再将弹簧测力计斜向右拉，杠杆在水平位置平衡时，其示数向右拉，杠杆在水平位置平衡时，其示数F3_F1。(3)得到实验结论后，利用图乙所示的装置，只借助杠得到实验结论后，利用图乙所示的装置，只借助杠杆上的刻度线，右侧只使用弹簧测力计，左侧只悬挂杆上的刻度线，右侧只使用弹簧测力计，左侧只悬挂重物，若弹簧测力计的量程是重物，若弹簧测力计的量程是02.5N，当杠杆在水，当杠杆在水平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物最重可达平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物最重可达_N。12.5(1)杠杆重心右移应将平衡螺母向右调节，直至重心杠杆重心右移应将平衡螺母向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；小了杠杆的自重对实验的影响；(2)将弹簧测力计斜向左拉或将弹簧测力计斜向右拉，将弹簧测力计斜向左拉或将弹簧测力计斜向右拉，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变短，根据杠杆阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位时平衡时，拉力变平衡条件可知，杠杆在水平位时平衡时，拉力变大，所以，大，所以，F2F1，F3F1。(3)设杠杆上的一个刻度为设杠杆上的一个刻度为1cm，重物的重力为，重物的重力为G，根，根据杠杆的平衡条件可得：据杠杆的平衡条件可得：G1cm=2.5N5cm，解答，解答，G=12.5N。【解析解析】总 结此题为探究杠杆的平衡条件实验，灵活运用好杠杆平此题为探究杠杆的平衡条件实验，灵活运用好杠杆平衡条件是解答此题的关键。衡条件是解答此题的关键。(1)杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；(2)根据杠杆的平衡条件分析即可解答；根据杠杆的平衡条件分析即可解答；(3)设杠杆上的一个刻度为设杠杆上的一个刻度为1cm，重物的重力为，重物的重力为G，根，根据杠杆的平衡条件计算即可。据杠杆的平衡条件计算即可。总 结此题为探究杠杆的平衡条件实验，灵活运用好杠杆平此题为探究杠杆的平衡条件实验，灵活运用好杠杆平衡条件是解答此题的关键。衡条件是解答此题的关键。(1)杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，杠杆左端低右端高，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；(2)根据杠杆的平衡条件分析即可解答；根据杠杆的平衡条件分析即可解答；(3)设杠杆上的一个刻度为设杠杆上的一个刻度为1cm，重物的重力为，重物的重力为G，根，根据杠杆的平衡条件计算即可。据杠杆的平衡条件计算即可。1(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，挂点，挂上上4个钩码个钩码(每个钩码的质量为每个钩码的质量为50g，g取取10N/kg)，若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的点的力最小为力最小为()A15NB6NC3ND1.5N(聊城聊城)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，若旅行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，其总重为箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要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，则竖直向使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力上的拉力F为为_N。2这节课这节课，你学到了什么？，你学到了什么？1.杠杆的概念：杠杆的概念：(1)物理学中物理学中，把能把能绕绕某一固定点某一固定点转动转动的硬棒的硬棒，叫做杠杆。叫做杠杆。(2)画杠杆力臂的方法画杠杆力臂的方法找点找点(确定支点确定支点)；画画线线(画力的作用画力的作用线线，一般画，一般画为为虚虚线线)；作垂作垂线线段段(从支点向力的作用从支点向力的作用线线作垂作垂线线，垂足在力的，垂足在力的作用作用线线上，一般画上，一般画为为虚虚线线)；标标力、力臂力、力臂(标标垂足垂足-直角符号、直角符号、标标力臂力臂-支点到垂支点到垂足的距离足的距离)。2.杠杆平衡条件：杠杆平衡条件：F1L1=F2L2在下图中分别画出钳子、自行车手闸这两个杠杆在下图中分别画出钳子、自行车手闸这两个杠杆（图中深色部分）工作时的支点、动力和动力臂、（图中深色部分）工作时的支点、动力和动力臂、阻力和阻力臂。阻力和阻力臂。1（来自教材）（来自教材）搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，人，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，人手向上的力手向上的力F应为多大？应为多大？2（来自教材）（来自教材）搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，人，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，人手向上的力手向上的力F应为多大？应为多大？2（来自教材）（来自教材）(河南河南)如图所示，小华用苹果和橘子来玩跷跷板。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3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_。4