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(共36张PPT)
物理 人教版（2024）
八年级下册
第十二章　简单机械
第1节　杠杆
预习清单
1.一根硬棒,在力的作用下能绕着________转动,这根硬棒就是一个杠杆。杠杆的五要素是________、________、________、________、________。
2.杠杆的平衡条件:________________________________________。
3.生活中的杠杆可分为三类，分别是__________、__________、__________。
固定点
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
导入新课
无论多么复杂的机械,都是由简单机械组合而成的。学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础。本节课我们就来研究最简单的机械———杠杆。
任务一：杠杆
思考(或实际操作)剪刀、钳子、指甲刀、瓶盖起子、食品夹等工具使用时的特点，回答下面的问题。
问题1：每种工具的工作任务是什么？
问题2:人们是怎样利用这种工具完成任务的
问题3:这些工具的共同点有哪些
任务一：杠杆
总结:
(1)都是硬棒,软的不行,直的弯的都可以。
(2)工作过程中都有转动的情形,转动过程中有一点是固定不动的。
(3)使用时都要受到两个力的作用,一个能使它转动,另一个阻碍它转动。
归纳总结:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是一个杠杆。
任务一：杠杆
介绍杠杆的五要素。
①支点:杠杆绕着转动的点O;
②动力:使杠杆转动的力F1;
③阻力:阻碍杠杆转动的力F2;
④动力臂:从支点到动力作用线的距离l1;
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离l2。
任务一：杠杆
分析杠杆五要素。
①支点:一定在杠杆上,可以在杠杆的一端,也可以在杠杆的其他位置;同一杠杆,使用方法不同,支点的位置也可能会改变。
②动力与阻力：作用点都在杠杆上；分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的，一般习惯性的把人对杠杆施加的作用力称为动力。
③力臂:是指支点到力的作用线的距离,不是支点到作用点的距离;力臂不一定在杠杆上;若力的作用线过支点,则力臂为0。
任务一：杠杆
力臂的画法。
任务二：杠杆平衡条件的探究
当杠杆在动力和阻力的作用下静止了,我们就说杠杆平衡了。
思考：
1.怎样才能使尺子平衡 或者说，要想使尺子平衡需要满足什么条件
2.杠杆平衡时,五要素可能满足什么关系
任务二：杠杆平衡条件的探究
问题1:杠杆尺两侧的平衡螺母有什么用
两侧的平衡螺母是用来调节杠杆在水平位置平衡的。
问题2:为了方便测力臂应让杠杆在哪个位置平衡
水平位置。
问题3:在杠杆两侧悬挂钩码后,还能调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡吗
杠杆两侧悬挂钩码后就不能再调节平衡螺母了。
任务二：杠杆平衡条件的探究
进行实验。
【实验猜想】杠杆的平衡可能与动力、阻力、动力臂和阻力臂的共同作用有关。
【实验目的】
1.探究杠杆的平衡条件。
2.利用实验数据来验证猜想。
【实验器材】杠杆尺、铁架台、钩码等。
任务二：杠杆平衡条件的探究
【实验设计】通过改变支点两侧悬挂的钩码个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力和动力臂，阻力和阻力臂之间的关系。
任务二：杠杆平衡条件的探究
【实验步骤】
1.把杠杆安装在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
2.如图甲所示,在杠杆支点两侧挂不同个数的钩码,把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1,支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡,将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2的实验数据填入表中。
任务二：杠杆平衡条件的探究
(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，使杠杆在水平位置重新平衡，再做几次实验。
任务二：杠杆平衡条件的探究
(4)如图乙所示，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达到平衡。
任务二：杠杆平衡条件的探究
5.将实验过程中动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2的数据记录在表格中。
任务二：杠杆平衡条件的探究
【分析论证】实验结果表明，动力臂越长，需要的力越小；动力臂越短，需要的力越大。二者之间是反比关系。
【实验结论】杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。
任务二：杠杆平衡条件的探究
【交流与评估】
1.杠杆在水平位置静止的目的是什么
(1)使杠杆的重心在支点,以消除杠杆自身重力对实验的影响。
(2)便于直接读出力臂。
2.多次测量获得多组实验数据的目的是什么
避免偶然性,获得普遍性的结论。
任务二：杠杆平衡条件的探究
(3)由下表中的数据可以得出杠杆的平衡条件为“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。这个结论正确吗 为什么
这个结论是错误的。错误原因:
(1)力和力臂的单位不同,是不同的物理量,数据不能相加减;
(2)只测一组数据,实验次数太少,具有偶然性,不能得出普遍适用的规律。
任务三：生活中的杠杆
例题 动物园内,一位物理老师利用一个小小的弹簧测力计,就测出了一头大象的质量。测量时用一根长度为12 m的槽钢作为杠杆。如图所示,吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时,弹簧测力计的示数F1 为200 N。测得l1为6 m,l2为4 cm若不计铁笼的质量,请估算大象的质量。g 取10 N/kg。
任务三：生活中的杠杆
【交流讨论】
人的动力为F1,动力臂为l1,阻力为F2,阻力臂为l2。
根据杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2
若l1>l2,则F1若l1=l2,则F1=F2,为等臂杠杆;
若l1F2,为费力杠杆。
任务三：生活中的杠杆
1.省力杠杆。
(1)省力杠杆的特点。
动力臂l1大于阻力臂l2,动力小于阻力。使用省力杠杆时,动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,即费距离。
任务三：生活中的杠杆
(2)生活中的一些省力杠杆。
这类杠杆的共同特点是动力臂l1大于阻力臂l2,所以使用时都是省力杠杆。
任务三：生活中的杠杆
2.费力杠杆。
如图甲所示,赛艇的船桨也是一种杠杆,如图乙所示是船桨的杠杆模型。划船时船桨绕着O 点转动,所以O 点即为支点;手的作用力F1为动力,作用点为A 点;水对船桨的力F2为阻力;因为动力臂l1小于阻力臂l2,所以船桨是费力杠杆,但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。
任务三：生活中的杠杆
(1)费力杠杆的特点。
动力臂l1小于阻力臂l2,动力大于阻力。使用时,动力作用点移动的距离小于阻力作用点移动的距离,即省距离。
任务三：生活中的杠杆
(2)费力杠杆的实例分析。
筷子:在使用筷子时,筷子绕着C 点转动,所以C 点即为支点;物体对筷子的力F2为阻力,作用在A 点;手的作用力F1为动力,其方向与筷子垂直,作用点为B 点;因为动力臂l1小于阻力臂l2,所以是费力杠杆。
任务三：生活中的杠杆
(3)生活中的一些费力杠杆。
这类杠杆的共同特点是动力臂l1小于阻力臂l2,所以使用时都是费力杠杆。
任务三：生活中的杠杆
3.等臂杠杆。
(1)等臂杠杆的特点。
动力臂l1等于阻力臂l2,动力F1等于阻力F2,不费距离不省距离。使用时,动力作用点移动的距离等于阻力作用点移动的距离。
任务三：生活中的杠杆
(2)生活中常见的等臂杠杆。
核心总结
1.杠杆的定义。
2.杠杆的五要素。
3.杠杆的平衡条件:
(1)杠杆的平衡状态。
(2)杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1l1=F2l2。
4.杠杆的分类:
(1)省力杠杆:羊角锤、撬棒、铡刀、钢丝钳等。
(2)费力杠杆:筷子、镊子、鱼竿、船桨等。
(3)等臂杠杆:天平、跷跷板等。
课堂评价
1.下列工具中,在使用时属于费力杠杆的是 ( )
A.开瓶器 B.钢丝钳 C.食品夹 D.核桃夹
C
课堂评价
2.如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧挂钩处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会 ( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.杠杆仍然平衡
D.无法判断
B
课堂评价
3.如图一轻质杠杆OA可沿O点转动，在A点施加一始终与OA垂直向上的力F抬起重物G，当杠杆从OA位置转动到OA'位置的过程中，力F的大小变化是 ( )
A.始终变大
B.始终变小
C.先变大，后变小
D.先变小，后变大
C
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