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(共38张PPT)
第十章 机械与人
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
“给我一个支点，我能翘起整个地球。”
--阿基米德
【思考】下列是生活中常见的几种机械，它们各有什么特点？

1、一根硬棒
2、一个固定点
3、受力的作用能绕固定点转动
在力的作用下如果能绕着固定点转动的硬棒就叫做杠杆。
共同特点
定 义
关键词： 固定点、硬棒
扳手
裁纸机
踩踏式垃圾桶
生活中的杠杆
生活中将杠杆灵活组合的应用
钳子
核桃夹
指甲剪
衣服夹
镊子
筷子
根据实际用途，杠杆的外形可以是多种多样的。
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？
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
第一次棒下面的点没有固定，没能把石头撬起，这根棒不是杠杆
第二次棒变弯曲了，也没能把石头撬起，这根棒不是杠杆
第三次棒把石头撬起来了，符合杠杆的特点，这时的棒才是杠杆
试找出下列杠杆中的固定点
试找出下列杠杆中的固定点
试找出下列杠杆中的固定点
支点：杠杆绕着转动的固定点(O)
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垂直距离(L1)
阻力臂：支点到阻力作用线的垂直距离(L2)
F1
F2
L2
O
L1
注：
① 支点、动力和阻力的力的作用点一定在杠杆上
② 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
杠杆五要素
力臂画法
F1
l1
l2
F2
O
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上字母l1或l2。（括母）
1、确定支点O；（定支）
2、沿力的方向画力的作用线，；（有时需延长用虚线）；（延力）
3、从支点向力的作用线作垂线，
标垂足，垂线用虚线；（作垂）
4、用大括号标明力臂，并在旁边标上 字母l1或l2 （括母）
l1
l2
F2
l2
F1
l1
练一练
1.请画出下图中的杠杆力臂图
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 杠杆的力臂是指作用点到支点的距离
B. 把杆秤的秤砣加重一些，从杆秤上得到的示数比物体的实际质量小
C. 在实际生活中，既省力又省距离的机械是存在的
D. 使用杠杆必定省力
练一练
3. 如图中OA为轻质杠杆，可绕O点转动，在点B处用细绳悬挂一重物，在A端施加动力F1 ， 使杠杆在水平位置平衡．则F1的力臂为图中哪一个？（ ）



练一练
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
【思考】 杠杆平衡与哪些因素有关？
【提出问题】 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？
探究杠杆的平衡条件
带有刻度的杠杆
平衡螺母
平衡螺母
实验器材
1、实验前如何调节杠杆的平衡？
给杠杆增加
平衡螺母
调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，目的：①便于测量力臂。② 消除杠杆重力对实验的影响。
调节方法：左偏右调
右偏左调
实验器材：杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台
使杠杆水平平衡，这样力臂就会落在杠杆上，然后在杠杆上均匀标记刻度。
2、实验中如何方便地改变动力和阻力的大小？
用钩码和
弹簧测力计
测量的物理量：力的大小、力臂的长短
1、调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
实验与记录
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记录表格中。
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，再做几次实验。
实验数据：
实验中多次测量的目的是什么？
寻找普遍性规律，避免结论的偶然性。
实验与记录
我们的哪个猜想符合实验结果呢？
猜想4符合实验结果：
分析与论证
分析与论证
由实验可以得到杠杆平衡条件（阿基米德杠杆原理）：
动力 * 动力臂＝阻力 * 阻力臂
结论
F1L1＝ F2L2
即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。
结论
F1
L1
F2
L2
＝
归纳结论：杠杆的平衡条件：
公式：F1×L1＝F2×L2
或
即：力与力臂成反比。当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
4. 阻力臂为动力臂4倍的杠杆是______杠杆（选填“省力”或“费力”）。若该杠杆受到的阻力为20N，则当动力为______N时，杠杆处于平衡状态。
【答案】 ①. 费力 ②. 80
练一练
？
我们身边有很多形式的杠杆
仔细观察这些杠杆，看看它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系？
省力杠杆（费距离杠杆）
通过画力臂可知，用羊角锤拔钉子时，动力臂大于阻力臂，
根据杠杆平衡条件可知，动力比阻力小。
省力杠杆：
动力臂大于阻力臂；动力小于阻力
特点：
省力，但是费距离
我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时付出了移动更远距离的代价。
省力杠杆
费力杠杆（省距离杠杆）
费力杠杆：
动力臂小于阻力臂；动力大于阻力
特点：
费力，但是省距离
使用镊子时，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力比阻力大
费力杠杆虽然费力，却省了动力端移动的距离。
费力杠杆
等臂杠杆：
动力臂等于阻力臂；动力等于阻力
特点：
不省力，也不省距离
等臂杠杆
托盘天平
物理天平
等臂杠杆
杠杆分类
5. 如图所示是生活中常见的几种杠杆，其中属于费力杠杆的是 ( )
6. 下列说法正确的是（ ）
杠杆都是直的
杠杆可能是弯的

C. 力的作用线不可能通过杠杆的支点
D. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
练一练
7.小刚和小明等同学一起做“探究杠杆 平衡条件”的实验
（1）小刚将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端上翘，此时，他应将杠杆两端的平衡螺母向 _____ （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）如图所示，若每个钩码重0.5N，且杠杆上每格相等，小明在杠杆左端图示位置处挂上3个钩码，为使杠杆在水平位置平衡，他在图中A处施加一个方向向上的力F1，此力大小至少为 __ N；
（3）若撤去力F1，改在杠杆右端B处施加一个方向向下的力F2（如图乙所示），仍使杠杆平衡，请在图乙中画出力F2的力臂 ____________ 。
左
__2_
练一练
杠杆
平衡状态：
平衡条件：
静止状态、匀速转动
F1 l1＝F2 l2
分 类
小结：
应用：
若l1＞l2，则F1＜F2
若l1＝l2，则F1 ＝F2
若l1＜l2，则F1＞F2
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
杆秤、钳子、剪刀、羊角锤等
本节小结
课堂小结

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