第十章第十章 机械与人机械与人第一节第一节科学探究：杠杆的平衡条件科学探究：杠杆的平衡条件 1 1. .通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取共同通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取共同 特征，认识杠杆的特征，认识杠杆的“五要素五要素”； 2 2. .能根据一定的标准对杠杆的使用特点，以及作用能根据一定的标准对杠杆的使用特点，以及作用 效果进行分类；效果进行分类； 3 3. .对杠杆的平衡条件进行猜想和假设，并设计出方对杠杆的平衡条件进行猜想和假设，并设计出方 案，探究得出杠杆的平衡条件；案，探究得出杠杆的平衡条件； 4.4.会应用杠杆平衡条件进行简单计算，解决有关问会应用杠杆平衡条件进行简单计算，解决有关问 题。题。只要给我一个支点，我就可以只要给我一个支点，我就可以撬起地球。撬起地球。阿基米德阿基米德阿基米德真的可以阿基米德真的可以 撬起地球吗？撬起地球吗？m m地球地球6.06.010102424kgkg这些能给我们提供方便的工具都称为机械这些能给我们提供方便的工具都称为机械 复杂机械都是由简单机械组成的复杂机械都是由简单机械组成的观察下列工具，思考并讨论其共同特征观察下列工具，思考并讨论其共同特征一、认识杠杆一、认识杠杆共同特征：共同特征：1.1.受力的作用受力的作用2.2.绕固定点转动绕固定点转动3.3.比较坚硬比较坚硬杠杆定义：杠杆定义：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。杆。 提问：在现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？提问：在现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？ FO支支点点 F1动力动力F2阻力阻力动动力力作作用用线线L1阻阻力力作作用用线线L2认识杠杆的几个概念认识杠杆的几个概念这些概念很重要！这些概念很重要！支点：杠杆绕着转动的固定点，用支点：杠杆绕着转动的固定点，用O表示。表示。动力：使杠杆转动的力，用动力：使杠杆转动的力，用F F1 1表示。表示。动力臂：从支点到动力作用线的距离，用动力臂：从支点到动力作用线的距离，用L L1 1表示。表示。阻力：阻碍杠杆转动的力，用阻力：阻碍杠杆转动的力，用F F2 2表示。表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用L L2 2表示。表示。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F F1 1二二“力力” 相对的相对的 阻力阻力F F2 2 动力臂动力臂L L1 1二二“臂臂” 阻力臂阻力臂L L2 2杠杠杆杆五五要要素素1.1.力臂是一定在杠杆上吗？力臂是一定在杠杆上吗？ 不一定不一定2.2.杠杆是否都是直的？杠杆是否都是直的？ 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3.3.如果力的作用线过支点，力臂为多少？如果力的作用线过支点，力臂为多少？ 力臂为力臂为0 0想一想想一想画出图中杠杆各力的力臂画出图中杠杆各力的力臂F1l1l2F2O想一想想一想oF F1 1F F2 2L1L2.OOL1L2F1F2L2 L1F1F2画力臂的方法：画力臂的方法：一找（找准支点）一找（找准支点）二画（画出力的作用线）二画（画出力的作用线）三引（引垂线）三引（引垂线）四标（标垂足四标（标垂足直角符号、标力臂直角符号、标力臂支点到垂足的支点到垂足的距离距离 ）二、杠杆的平衡二、杠杆的平衡提问：什么是杠杆的平衡？提问：什么是杠杆的平衡？探究实验：用橡皮、小刀、直尺、硬币等物体怎样组探究实验：用橡皮、小刀、直尺、硬币等物体怎样组成杠杆，并使其平衡？成杠杆，并使其平衡？归纳结论：归纳结论：当杠杆在动力和阻力的作用下静止或做匀速转动时，当杠杆在动力和阻力的作用下静止或做匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。我们就说杠杆平衡了。1.1.提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻提出问题：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？力臂之间存在着怎样的关系？2.2.猜想与假设：猜想与假设：假设一：假设一：F F1 1+L+L1 1=F=F2 2+L+L2 2假设二：假设二：F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2假设三：假设三：假设四：假设四：F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2实验探究：杠杆的平衡条件实验探究：杠杆的平衡条件F F1 1F F2 2oL L1 1L L2 2杠杆杠杆平平衡衡螺螺母母实验探究实验探究杠杆两端两只可调节的螺母，能起什么作用杠杆两端两只可调节的螺母，能起什么作用? ?作用是调节杠杆自身的平衡作用是调节杠杆自身的平衡为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢? ?因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出杠杆调平的方法是什么？杠杆调平的方法是什么？“左高左调、右高右调左高左调、右高右调”想一想：想一想：进行实验与收集证据进行实验与收集证据实验表格实验表格实验次数实验次数F F1 1/N/NL L1 1/cm/cmF F2 2/N/NL L2 2/cm/cm1 12 23 3提问提问: : 你的实验结论与你的假设一致吗？你的结论是什么你的实验结论与你的假设一致吗？你的结论是什么？杠杆的平衡条件是：杠杆的平衡条件是：动力动力动力臂动力臂= =阻力阻力阻力臂阻力臂公式表示为：公式表示为：F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2这就是阿基米德发现的杠杆原理。这就是阿基米德发现的杠杆原理。交流与合作交流与合作条件：杠杆已平衡（如图）条件：杠杆已平衡（如图）1.1.两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？2.2.将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？问题探究：问题探究：如何用弹簧测力计将下面的杠杆调平衡如何用弹簧测力计将下面的杠杆调平衡三、杠杆的分类三、杠杆的分类: :(1)(1)动力臂阻力臂动力臂阻力臂 F F动动F F阻阻 省力杠杆但要费距离省力杠杆但要费距离(2)(2)动力臂阻力臂动力臂阻力臂F F动动F F阻阻 等臂杠杆等臂杠杆 (3)(3)动力臂阻力臂动力臂阻力臂F F动动F F阻阻 费力杠杆但省距离费力杠杆但省距离省力省力费力费力费力费力费力费力 等等 臂臂四、我国古代的杠杆四、我国古代的杠杆捣捣谷谷的的舂舂汲汲水水的的桔桔槔槔1.1.在天平、独轮手推车、镊子、钢丝钳中，属于费在天平、独轮手推车、镊子、钢丝钳中，属于费力杠杆的有力杠杆的有_；属于等臂杠杆的有；属于等臂杠杆的有_。镊子镊子天平天平巩固练习巩固练习: :2.2.如图所示的杠杆，重力不计，如图所示的杠杆，重力不计，O为支点，为支点，AO=0.3 m=0.3 m，当在当在A A点悬吊一重为点悬吊一重为5 N5 N的物体，绳子拉力的物体，绳子拉力F=3 NF=3 N时，杠杆时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力在水平位置平衡，在图中画出拉力F F的力臂的力臂L L2 2，力臂，力臂L L2 2为为_。OCFABL20.5 m0.5 m3.3.图中所画力臂正确的是（图中所画力臂正确的是（ ）D DD DGOFA AGGGOOOFFB BC CLLLLF4.4.两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡, ,则则( )( )A.A.这两个力的大小必须相等这两个力的大小必须相等B.B.这两个力的力臂长必须相等这两个力的力臂长必须相等C.C.力臂较长的那个力比较大力臂较长的那个力比较大D.D.力臂较长的那个力比较小力臂较长的那个力比较小D D5.5.画出图中作用在画出图中作用在A A点最小的力的方向。点最小的力的方向。F6.6.如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B B端，其端，其中中AO0.1 m0.1 m，ABAB1 m1 m，OC0.7 m0.7 m，要撬起重为，要撬起重为1 400 N1 400 N的石头，需要在的石头，需要在B B端竖直向下用多少端竖直向下用多少N N的力才能撬的力才能撬起石头？起石头？AOBCF2F1L1L2已知：已知：L L2 2= =AO=0.1 m L=0.1 m L1 1= =OC=0.7 m =0.7 m F F2 2=G=1 400 N=G=1 400 N求：求：F F1 1=?=?解：由杠杆平衡条件：解：由杠杆平衡条件：F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2可得：可得：答：需要在答：需要在B B端竖直向下用端竖直向下用200 N200 N的力才能撬起石头。的力才能撬起石头。1.1.什么是杠杆什么是杠杆? ?在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫做杠杆。中叫做杠杆。2.2.杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。臂。不念居安思危，戒奢以俭；斯以伐根而求木茂，塞源而欲流长也。 魏徵