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第十一章 机械与功
第1节 杠杆
第1课时 杠杆定义及平衡条件探究
1.通过生活中的实物，学生感受杠杆的作用，建构杠杆模型。（素养）
2.了解杠杆的五要素。（重点）
3.通过实验探究杠杆的平衡条件。
4.能找到并画出五要素并画出。（难点）
起子是如何打开啤酒瓶盖的？
这些工具在使用时，有什么共同特点？
在力的作用下，能绕支撑点转动的坚实物体，叫作杠杆。
杆秤
生活中的杠杆
钓鱼竿
火钳
同学们，你们还能举出哪些例子呢？
独轮车
支点：杠杆绕着转动的点。（O）
动力：驱使杠杆转动的力。（F1）
阻力：阻碍杠杆转动的力。（F2）
动力臂：从支点到动力作用线的距离。（L1）
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。（L2）
F2
L1
L2
F1
O
钓鱼竿
火钳
你能找到上边杠杆的支点、动力、阻力的位置吗，试着画一画
F1
F2
l1
l2
O
作力臂的方法
找到支点的位置
确定动力、阻力作用线
从支点作动力、阻力作用线的垂线
标垂足，定力臂
练习：画出图中各力的力臂
F1
F2
L1
O
L2
L2
L1
B
F2
O
F1
A
提出问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？
猜想假设：类似于二力平衡条件，杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能存在某些数学运算相等的关系。
2.猜想与假设：
假设一： F1＋L1=F2+L2
假设二： F1－L1=F2+L2
假设三： F1/L1=F2/L2
假设四： F1 · L1=F2 · L2
1.杠杆的平衡状态
杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，称为杠杆的平衡状态。
利用如图所示装置，多次调节钩码个数及位置，使杠杆平衡，记录并分析数据，得出结论。
设计实验
利用如图所示装置，多次调节钩码个数及位置，使杠杆平衡，记录并分析数据，得出结论。
进行实验
（二）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。
（三）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。　
（四）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。
（一）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
为什么要调节杠杆在水平位置平衡？
保证力臂沿杠杆，便于测量。
次序 动力F1 阻力F2 动力臂L1 阻力臂L2 动力×动力臂 （F1×L1） 阻力×阻力臂
（F2×L2）
1
2
3
图中，OB为轻质杠杆，OA=60cm，AB=20cm。在杠杆的B端挂一个所受重力为60N的重物，要使杠杆在水平位置上平衡，在B点加一个多大的竖直向上的拉力？
解：由杠杆平衡条件可知：
F1L1=F2L2
F (60cm-20cm)=60N 60cm
F=90N
F1 L1=F2 L2
F1
L1
F2
L2
＝
意义：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
实验结论：
杠杆平衡的条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂
即：
例1.如图用弹簧测力计和细线将石头浸没到水中，此时弹簧测力计的示数为______N；若石块重2.6 N，则它所受的浮力为__N。
【点拨】弹簧测力计的示数为F拉=1.6N，石头受到水的浮力F浮＝G-F拉＝2.6N-1.6 N＝1N。
1
1.6
知识点1 杠杆
基础通关
1.下列关于杠杆的说法不正确的是( )
A.杠杆是一根硬棒
B.杠杆一定是直的
C.杠杆的动力和阻力可能在支点的同一侧
D.动力和阻力总是使杠杆向相反的方向转
B
5
3
2
1
4
2. 图中开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重,下列选项中能正确表示它的工作原理的示意图是(　　)
B
5
3
2
1
4
3.请画出图中杠杆动力F的力臂L。
5
3
2
1
4
L
4.如图甲所示的是工人师傅用笤帚扫地的情景。把左手握处视作支点,右手作用在笤帚上A点的动力为F1,请在图乙中画出作用在B点的阻力F2的示意图及动力臂L1。
5
3
2
1
4
L1
F2
5.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)实验前如图甲所示,杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态。若想让杠杆水平平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
5
3
2
1
4
知识点3 杠杆的平衡条件
是
右
(2)实验时,在已调平衡的杠杆两端分别挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,三次实验的数据如下表。分析可得杠杆平衡条件: 。
5
3
2
1
4
次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 2.0 10.0
3 2.0 15.0 3.0 10.0
F1L1=F2L2
(3)为进一步验证实验结论,又做了如图乙所示的实验,在杠杆平衡时:
①已知每个钩码重50 g,则此实验中阻力F2的大小为 N,阻力臂L2为 cm。(g取10 N/kg)
②请你在图乙中画出动力F1的力臂L1。
5
3
2
1
4
1
10
L1
6.如图所示,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均相同) ( )
A.两侧钩码同时向支点移动一格
B.两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C.左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码
D.左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
能力突破
8
7
6
9
D
7.一位泰山挑山工用一根长1.8 m的扁担挑起货物,如图为扁担示意图,若在扁担的A端挂重为200 N的物体,B端挂重为300 N 的物体,挑起重物时使扁担水平平衡,则挑山工肩膀需顶在距A端 m 远的位置。(不计扁担的重力)
8
7
6
9
1.08
8. 如图所示的杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将 。
8
7
6
9
右端下沉
9.小华发现一只虫子在长50 cm、质量10 g的刻度尺上向右爬行,她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23 cm,如图所示,当虫子爬行到距刻度尺右端3 cm处时,刻度尺刚好翻转,由此计算出虫子的质量约为 g。(g取10 N/kg,刻度尺质量分布均匀,不考虑虫子的长度)
8
7
6
9
1
10.某实验小组在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的0.5 N 重的钩码若干个。
(1)实验前,某同学在调节杠杆平衡时,发现杠杆的右端翘起,如图甲所示,此时可以调节右端的螺母,使它向 移动,使杠杆在水平位置平衡,其目的是 。
素养达标
10
右
便于测量力臂
(2)实验小组完成某次操作后,实验如图乙所示,他们记录
的数据为动力F=1.5 N,动力臂L=0.1 m,阻力F2=1 N,则阻
力臂L2= m。
(3)小明测出了一组实验数据后就得出了“动力×动力臂
=阻力×阻力臂”的结论,小红认为他的做法不合理,理由是 ___________
__________________________________________________________________________。
10
0.15
应改变力和
力臂进行多次实验,使结论具有普遍性(或只根据一组数据得出结论,不具
有普遍性)
(4)小华通过对数据分析后得出的结论是动力×支点到动力作
用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交
流后,小红为了证明小华的结论是错误的，她做了如图丙所示
的实验,已知杠杆上每个小格长度为5 cm,每个钩码重0.5 N,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆，使杠杆在水平
位置平衡,此时动力×动力臂 (选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂,动力×支点到动力作用点的距离 (选填“等于”或“不等于”)阻力×支点到阻力作用点的距离,此实验 (选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的。
10
等于
不等于
能
(5)如图丁所示,每个钩码重0.5 N,当弹簧测力计位于图中竖直位置时,测力计读数为 N。
(6)图丁中弹簧测力计由竖直方向沿顺时针方向旋转一定角度,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
10
0.5
变大
2.学习了关于杠杆的支点、动力、
阻力、动力臂、阻力臂等概念
3.杠杆的平衡条件：
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1 · L1=F2 · L2
1.杠杆的定义
作业：完成教材相关练习题。
谢 谢，同学们再见！

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