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第十二章——简单机械
第1节 杠杆
八年级物理下册
学习目标
认识杠杆及其分类；知道杠杆的一些应用；
通过对实例进行分析，结合示意图建立杠杆的模型，掌握力臂的画法。分析实验数据，推导得出杠杆的平衡条件。
学生间参与科学探究，增进交流与合作的意识，加强学生之间的相互协作精神。进一步认识物理的应用价值，提高学习物理的兴趣
通过探究，了解杠杆的平衡条件（重点）；会画出杠杆的力臂（难点）
物理观念
科学思维
科学探究
态度与责任
新课引入
观察以下图中跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械，这些机械有什么共同特点呢?
？
问题
受到力的作用、能绕某一点转动、是一根硬棒。
杠杆
一
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。
“硬”的含义是指不考虑发生形变的理想情况，杠杆是一种理想模型。
（杠杆可以是直的也可以弯曲或其他形状的）
F
F
固定点O
固定点O
F
F
固定点O
杠杆
一
F1
动力：使杠杆转动的力F1 。
F2
阻力：阻碍杠杆转动的力F2。
O
支点：杠杆绕其转动的点O。
l1
动力臂：从支点到动力作用线的距离l1。
l2
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2。
注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。
杠杆
一
F1
O
F2
l1
l2
力臂的作图步骤
1、找点（支点）
2、找线（力的作用线）
3、连垂线（点与线垂直）
4、标垂足和符号
F1
O
F2
l1
l2
试着画出各力的力臂
试着画出各力的力臂
试着画出各力的力臂
杠杆的平衡条件
二
【实验探究】杠杆的平衡条件
思路：杠杆支点两侧所受的动力、阻力，以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡，所以应该找出这四个量之间的关系。
实验过程：
1.调节平衡螺母，使杠杆水平位置平衡。（调节方法与天平相同）
2.将右侧钩码对杠杆施力记为F1,左侧钩码对杠杆施力记为F2，测出杠杆平衡时动力臂L1及阻力臂L2，并把数据填入表格中。
当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
杠杆的平衡条件
二
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验序号
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
3
4
3、进行实验与收集数据
3.保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，及调节动力臂l1，再做几次实验.
4.保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，及调节阻力臂l2，再做几次实验.
杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1 L1 = F2 L2
杠杆的平衡条件
二
？
想想议议
F2
F1
在上面的实验中，我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。观察下图所示的杠杆，它与上面实验中研究的杠杆有什么不同?
动力F1和阻力F2都在杠杆支点的同一侧;
支点不在杠杆中间，杠杆自身重力对平衡有影响
动力F1和阻力F2方向相反
G
作用在杠杆上的力，力臂较长所用的力较小。
杠杆的平衡条件
二
叁
多次改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，进行多次实验的目的。
答：
支点为什么要选在杠杆中间，并先调节杠杆本身平衡？答：
进行实验时，为什么总要求杠杆在水平位置平衡？
答：
贰
壹
（避免杠杆自重对实验的影响）
（便于测量力臂的大小）
（使结论具有普遍性，避免结论偶然性）
F1
F2
l1
l2
l1
l2
F1
F2
交流与讨论：
杠杆的平衡条件
二
【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(图甲)。测量时用一根长度为12m的槽钢作为杠杆。如图乙所示，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200N。测得l1为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。
解：
例　如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，杠杆长0.2 m，在它的中点B处挂一物重G = 30 N的物体。若在杠杆上 A端施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，画出力F的方向并求出力F的大小。
O
B
A
G
解：为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，动力臂为lOA最长，如图所示。
杠杆在水平位置平衡， lOA = 2lOB，则有F×lOA = G×lOB
解得
答：画出的力F的方向如图所示，力F的大小为15 N。
F
生活中的杠杆
三
我们身边有很多杠杆。例如，称量物体的天平、撬石头的撬棒、划船用的船桨……
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？
动力臂小于阻力臂的杠杆
动力臂大于阻力臂的杠杆
动力臂等于阻力臂的杠杆
生活中的杠杆
三
等臂杠杆：天平的动力臂与阻力臂相等，是一种等臂杠杆。
（例如：天平、跷跷板、晾衣架）L1=L2，所以F1=F2
修枝剪，篱笆剪
生活中的杠杆
三
省力杠杆：动力臂比阻力臂长，这类杠杆是省力杠杆L1>L2，所以F1（例如：钢丝钳、核桃钳、独轮车、裁纸铡刀、撬棒、羊角锤、开瓶器、铁皮剪）
钢丝钳
核桃钳
独轮车
裁纸铡刀
撬棒
开瓶器
理发剪
生活中的杠杆
三
费力杠杆：动力臂比阻力臂短，这类杠杆是费力杠杆L1F2
（例如：理发剪、食品夹、筷子、镊子、前臂、铁锹、扫把、汤勺、钓鱼竿、缝纫机脚踏板、船桨）
食品夹
铁锹
钓鱼竿
前臂
筷子
生活中的杠杆
三
修枝剪
手术剪
铁皮剪
理发剪
手工剪
以剪力为例，说说人们什么时候选用费力杠杆？什么情况下选择省力杠杆？
当阻力比较大时，为了省力，人们会选用省力杠杆；
当阻力比较小时，为了省距离，人们会选用费力杠杆。
省力杠杆
费力杠杆
生活中的杠杆
三
A
B
C
D
O
E
下图的指甲刀一共有几个杠杆？各属什么类型的杠杆？
ABC：省力杠杆
OBD：费力杠杆
OED：费力杠杆
肱二头肌
肘关节（支点）
了解人类手的前臂与杠杆相关知识
课堂小结
杠杆的分类
课堂习题
1、如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重物G，在A端施加一个竖直向下的力F，使杠杆处于图示的位置静止。此时杠杆处于 （平衡/非平衡），
该杠杆是 杠杆（省力/费力），
若A端的力F沿逆时针方向旋转且杠杆始终
处于静止，则力F的大小应
（保持不变、先变小后变大，先变大后变小）
平衡
省力
先变小后变大
课堂习题
2、如图所示是工人利用撬棒撬动大石头的情景，这是一根 杠杆（省力、费力）。O点为杠杆的支点，使用杠杆时力F的作用点靠近O点会更 （省力、费力），要想用最小的力撬动大石头，则应该将手 （靠近、远离）支点，且用力
的方向要与杠杆 。
省力
费力
远离
垂直
课堂习题
3. 如图甲所示，杠杆保持静止，O为支点，请画出动力F1的力臂L1和阻力 F2的示意图。?如图乙所示，请在图中画出力F1的力臂L及杠杆所受阻力F2的示意图。
甲
乙
课堂习题
4. 如图甲所示是生活中常用的夹子，拇指对夹子施加压力F1使夹子缓慢张开，夹子上的钢丝对夹子的弹力为F2，则F1 F2（填“＞”、“＝”或“＜”），此时夹子是 （填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；如图乙所示，用夹子夹住木块，夹子上A点受到木块的作用力F3的方向 （填“向下”或“向上”）。
向上
＜
省力
课堂习题
5.搬运砖块的独轮车，车体和砖块所受的总重力G为1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。抬起独轮车时，人手向上的力F应是多少?

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