65探究杠杆的平衡条件资料.pptx

在生活，生产中我们要经常使用这些工具，在生活，生产中我们要经常使用这些工具，这些能给我们提供某些方便的工具都称为这些能给我们提供某些方便的工具都称为机械机械。缝纫机起重机复杂机械是由简单机械组成。复杂机械是由简单机械组成。抽油机机器人 小时候，我们都玩过跷跷板，它能给我小时候，我们都玩过跷跷板，它能给我们带来无限的乐趣。那么怎样才能使跷跷板们带来无限的乐趣。那么怎样才能使跷跷板保持水平呢？这节课我们就来学习跷跷板中保持水平呢？这节课我们就来学习跷跷板中的道理。的道理。上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件 “给我一个立足点和一根足给我一个立足点和一根足够长的硬棒，我就能移动地球。够长的硬棒，我就能移动地球。”阿基米徳阿基米徳6.56.5探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件一、探究跷跷板中的道理 请仔细观察下面图片，看看它们有什么共请仔细观察下面图片，看看它们有什么共同点？同点？硬棒在力的作用下绕固定点转动固定点共同点共同点上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件结论：结论：物理学中，把能绕某一固定点转动的硬物理学中，把能绕某一固定点转动的硬棒（直棒或曲棒），叫做杠杆。棒（直棒或曲棒），叫做杠杆。注：硬棒可以是各种形状的。注：硬棒可以是各种形状的。上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件这些用具是杠杆吗？这些用具是杠杆吗？钢丝钳钢丝钳杆秤杆秤瓶盖起子瓶盖起子道钉撬道钉撬火钳火钳独轮车独轮车鱼杆天平杆秤这些工具是杠杆吗？古埃及人建金字塔时利用了杠杆古埃及人建金字塔时利用了杠杆上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件汲汲水水的的桔桔槔槔古代的杠杆古代的杠杆撬棒在撬石头的过程中怎样运动撬棒在撬石头的过程中怎样运动支点支点o动力臂动力臂L1阻阻力力阻力臂阻力臂 L2F2动动力力F1 从从力的作用点，力的作用点，沿力沿力的方向所画一条的方向所画一条的直线。的直线。叫做力叫做力的作用线的作用线支点（支点（O）：）：动力（动力（F1）：）：阻力（阻力（F2）：）：动力臂（动力臂（L1）：）：阻力臂（阻力臂（L2）：）：力的作用线力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线。：过力的作用点，沿力的方向的直线。杠杆绕着转动的点。杠杆绕着转动的点。杠杆五要素杠杆五要素促使杠杆转动的力。促使杠杆转动的力。阻碍杠杆转动的力。阻碍杠杆转动的力。从支点到动力作用线的垂直距离。从支点到动力作用线的垂直距离。从支点到阻力作用线的垂直距离。从支点到阻力作用线的垂直距离。oF1F2L2L1画一画杠杆五要素画一画杠杆五要素撬撬板oF1F2L1L2手动抽水机（1）辨认杠杆；）辨认杠杆；（2）先找支点）先找支点O；（3）过力的作用点沿）过力的作用点沿力的方向画出力的作力的方向画出力的作用线；用线；（4）作从支点到力的）作从支点到力的作用线的垂线段。作用线的垂线段。画力臂的方法OF1F2L1L2上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件F1F2L1L2O试着画出各力和力臂试着画出各力和力臂上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件L2L1BF2OF1AF2BOAF1画出图中各力的力臂画出图中各力的力臂（1 1）找出支点的位置）找出支点的位置（3 3）从支点作动力、阻力）从支点作动力、阻力作用线的垂线作用线的垂线（2）确定动力、阻力）确定动力、阻力作用线作用线（4）标垂足）标垂足,定力臂定力臂上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件画出图中杠杆各力的力臂画出图中杠杆各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O想一想想一想什么是杠杆的平衡？什么是杠杆的平衡？杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状杠杆在动力和阻力的作用下处于静止状态，叫做杠杆平衡。态，叫做杠杆平衡。怎样用杆秤称量物体的质量？怎样用杆秤称量物体的质量？二.探究:杠杆的平衡条件（1）提出问题提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？臂之间存在着怎样的关系？（2）猜想与假设：猜想与假设：假设假设1：假设假设2：假设假设3：假设假设4：F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F1 L1=F2 L2探究杠杆的平衡条件还有其他假设吗？还有其他假设吗？F12+L12=F22+L22F13+L13=F23+L23 调节杠杆两端调节杠杆两端的螺母，使杠杆在的螺母，使杠杆在不挂钩码时不挂钩码时，处于，处于水平水平平衡状态，平衡状态，这这样做的目的是样做的目的是便于便于测量力臂。测量力臂。给给杠杆两端挂上不同数量的钩码杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码移动钩码的位置，使的位置，使杠杆平衡杠杆平衡。这时。这时杠杆两端受到的作用力就等于各自钩杠杆两端受到的作用力就等于各自钩码的重量。码的重量。（3）制定计划与设计实验：制定计划与设计实验：调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。位置平衡。螺母螺母（4）进行实验：进行实验：杠杆向杠杆向右右偏，则将平衡螺母往偏，则将平衡螺母往左左调。调。杠杆向杠杆向左左偏，则将平衡螺母往偏，则将平衡螺母往右右调。调。在杠杆两边挂上不同数量的钩码，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。然后把实验数据填入表中。衡。然后把实验数据填入表中。F2F1L2L1 改变力和力臂的改变力和力臂的数值，再做两次实验，把数值，再做两次实验，把实验数据填入表中。实验数据填入表中。实验次数实验次数动力动力F1/N动力臂动力臂l1/m阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/m1230.490.10.980.050.980.11.470.0680.980.151.470.1视频视频 求出各次实验中求出各次实验中动力动力动力臂动力臂和和阻力阻力阻力臂阻力臂的值，然后思考杠杆的平衡条件。的值，然后思考杠杆的平衡条件。实验实验次数次数动力动力F1/N动力臂动力臂l1/m动力动力 动力臂动力臂 阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/m阻力阻力 阻力臂阻力臂1230.490.150.980.050.980.11.470.0680.980.11.470.10.0490.0490.0980.099960.1470.147杠杆的平衡条件是：杠杆的平衡条件是：（5）得出结论：得出结论：动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂数学表达式：数学表达式：F1L1 F2L2即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘即：杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。积。阿基米德杠杆原理阿基米德杠杆原理上面的关系也可以写成下面的形式：上面的关系也可以写成下面的形式：动力动力 阻力臂阻力臂阻力阻力 动力臂动力臂或或F1 L2F2 L1上式表明上式表明：杠杆平衡时，杠杆的动力乘动力臂杠杆平衡时，杠杆的动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即杠杆的动力臂是等于阻力乘阻力臂，即杠杆的动力臂是阻力臂的几倍，杠杆的动力阻力臂的几倍，杠杆的动力F1就是阻力就是阻力F2的几分之一。这就是杠杆的平衡条件。的几分之一。这就是杠杆的平衡条件。杠杆两端可调节的平衡螺母，起什么作用杠杆两端可调节的平衡螺母，起什么作用?为什么要求杠杆静止时，在水平位置为什么要求杠杆静止时，在水平位置?平衡螺母调节杠杆自身的平衡。平衡螺母调节杠杆自身的平衡。力臂的数值在杠杆上可以直接读出或量出。力臂的数值在杠杆上可以直接读出或量出。（6）交流与合作：）交流与合作：挂钩码后，能不能再调节平衡螺母？挂钩码后，能不能再调节平衡螺母？不能。上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件例题例题 假如图假如图637中的大人重中的大人重750N，小女孩重，小女孩重250N。当大人坐在与跷跷板的转轴距离为。当大人坐在与跷跷板的转轴距离为0.5m处，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡处，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡？已知：F2=750N L2=0.5m F1=250N求：L1=？解：由杠杆的平衡条件得解：由杠杆的平衡条件得F2L1=F1L2=750N250N0.5m=1.5m答：小女孩应该坐在离转轴答：小女孩应该坐在离转轴1.5m处。处。上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件讨论：讨论：1、根据杠杆的平衡条件，比较动力臂和、根据杠杆的平衡条件，比较动力臂和阻力臂的长短，怎样的杠杆省力？怎样的杠杆阻力臂的长短，怎样的杠杆省力？怎样的杠杆费力？怎样的杠杆既不省力也不费力？费力？怎样的杠杆既不省力也不费力？2、比较图、比较图6-41中的三种剪刀的动力臂、中的三种剪刀的动力臂、阻力臂长短有什么不同？请说明其中的道理。阻力臂长短有什么不同？请说明其中的道理。铁皮剪刀铁皮剪刀理发剪刀理发剪刀普普通通剪剪刀刀普普通通剪剪刀刀上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件F F1 1F F2 2动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2这这是省力杠杆是省力杠杆1 1、省力杠杆、省力杠杆三、杠杆的应用三、杠杆的应用上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件h hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1A AB B省力省力，费距离费距离省力杠杆的特点省力杠杆的特点上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件省力杠杆省力杠杆上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件F F2 2F F1 1动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2这这是费力杠杆是费力杠杆2 2、费力杠杆、费力杠杆上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件F F2 2F F1 1S=h/4S=h/4h hA AB BA AB BF F2 2F F1 1O O费力，省距离费力，省距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件费力杠杆费力杠杆上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件F F2 2F F1 1动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2LL1 1=L L2 2FF1 1=F F2 2这这是等臂杠杆是等臂杠杆不省力，也不省距离不省力，也不省距离3 3、等臂杠杆的特点、等臂杠杆的特点 省力杠杆省力杠杆费费力杠杆力杠杆等臂杠杆等臂杠杆概念概念动动力臂大于阻力臂大于阻力臂的杠杆力臂的杠杆动动力臂小于阻力力臂小于阻力臂的杠杆臂的杠杆动动力臂小于阻力臂小于阻力臂的杠杆力臂的杠杆特点特点省了力，但省了力，但费费了距离了距离费费了力，但省了了力，但省了距离距离不省力也不不省力也不费费力力实实例例撬棒、撬棒、铡铡刀、刀、瓶起子、瓶起子、镊镊子、理子、理发发剪刀剪刀天平天平三类杠杆的对比三类杠杆的对比上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件它它们们是是什什么么杠杠杆杆？上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件它它们们是是什什么么杠杠杆杆？上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件它它们们是是什什么么杠杠杆杆？上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件它们是什么杠杆？它们是什么杠杆？1.杠杆的概念：杠杆的概念：一根硬棒，在力的作用下如一根硬棒，在力的作用下如 果能绕果能绕 着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。2.杠杆的五要素：杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的点。（用）支点：杠杆绕着转动的点。（用“O”表示）表示）（2）动力：使杠杆转动的力。（用）动力：使杠杆转动的力。（用“F1”表示）表示）（3）阻力：阻碍杠杆转动的力。（用）阻力：阻碍杠杆转动的力。（用“F2”表示）表示）（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。）动力臂：从支点到动力作用线的距离。（用（用“L1”表示）表示）（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。（用（用“L2”表示）表示）总结：总结：总结：总结：4.杠杆的种类：杠杆的种类：省力杠杆省力杠杆：L1L2，动力小于阻力，动力小于阻力特点：省力，但费距离。应用：羊角锤特点：省力，但费距离。应用：羊角锤 费力杠杆费力杠杆：L1L2，动力大于阻力，动力大于阻力特点：费力，但省距离。应用：钓鱼竿特点：费力，但省距离。应用：钓鱼竿 等臂杠杆等臂杠杆：L1L2，动力等于阻力，动力等于阻力特点：不省力也不费力。应用：天平特点：不省力也不费力。应用：天平3.杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂F1L1 F2L2巩固练习巩固练习巩固练习巩固练习1.力臂是一定在杠杆上吗？力臂是一定在杠杆上吗？答：不是。F1F2L1L22.杠杆都是直的？杠杆都是直的？答：杠杆可以是直的，也可以是弯的。3.若力作用在杠杆上，作用点不变，若力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂是否改变？但作用方向改变，力臂是否改变？答：改变。F1OL1L2F2 4.哪种剪纸方法省力？哪种剪纸方法省力？哪种剪纸方法省距离？哪种剪纸方法省距离？上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件 1、各式各样的剪刀都是一对各式各样的剪刀都是一对对杠杆，要剪开较硬的物体，使用对杠杆，要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适哪种剪刀最合适 （）B小练习小练习上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件 2 2、如图所示是脚踩式垃圾箱的示、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图，下列说法中正确的是意图，下列说法中正确的是 ()()A A两杠杆均为省力杠杆两杠杆均为省力杠杆 B B两杠杆均为费力杠杆两杠杆均为费力杠杆 C CABCABC为省力杠杆为省力杠杆 D DABCABC为省力杠杆为省力杠杆C上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件 3 3、图中的等臂杠杆处于水平位置并静、图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，止，B B端绳子的拉力端绳子的拉力F F与与A A端重力端重力G G相比（相比（）A.F=GA.F=G；B.FB.F G G；C.F C.F G G；D.D.无法比较。无法比较。L L2 2L L1 1A AO OB BF FG G提示：先画出力臂，再进行判断C上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件AOBCF2F1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AOAO0.1m0.1m，ABAB1m1m，OCOC0.7m0.7m，要撬起重为，要撬起重为1400N1400N的的石头，需要在石头，需要在B B端竖直端竖直向下向下用多少用多少N N的力才能撬起石头？的力才能撬起石头？4、计算题、计算题已知：已知：L2=A0=0.1m L1=0C=0.7m F2=G=1400N解：由杠杆平衡条件：解：由杠杆平衡条件：F1L1=F2L2可得：可得：答：需要用答：需要用200N的力才能撬起石头。的力才能撬起石头。求：求：F1=?上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件0.3m1.5m 5 5、工人用一辆独轮车搬运泥土。设车斗和工人用一辆独轮车搬运泥土。设车斗和泥土的总重力泥土的总重力G=1000NG=1000N，独轮车各部分如图所，独轮车各部分如图所示，那么，工人运泥土时抬起独轮车需要用的力示，那么，工人运泥土时抬起独轮车需要用的力F F是多少？是多少？上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件1.0m0.7m 6 6、一位体重约为、一位体重约为500N500N的同学在做俯卧的同学在做俯卧撑，如图所示，点撑，如图所示，点A A为重心。请计算场面对为重心。请计算场面对他手的作用力。他手的作用力。上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件7、画画出出图图中中作作用用在在A 点点最最小小的的力力的方向的方向。FAB上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件小资料小资料人 体 内 的 杠 杆 很多机器上都有杠杆，可是你知很多机器上都有杠杆，可是你知道吗？人体中也有很多的杠杆在起作道吗？人体中也有很多的杠杆在起作用呢。当我们拿起一件东西，弯一下用呢。当我们拿起一件东西，弯一下腰，或者翘一下脚尖，这时都得依靠腰，或者翘一下脚尖，这时都得依靠人体的杠杆才能起作用呢！人体的杠杆才能起作用呢！上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件小资料小资料人 体 内 的 杠 杆 当曲肘把重物举起来的当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆时候，手臂也是一个杠杆(如如图图)。肘关节是支点，支点左。肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌杠杆，举起一份的重量，肌肉要花费肉要花费6倍以上的力气，虽倍以上的力气，虽然费力，但是可以省距离。然费力，但是可以省距离。F上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件小资料小资料人 体 内 的 杠 杆 当你把脚尖翘起来的时候，当你把脚尖翘起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之脚尖是支点，体重落在两者之间。这实际上是一个省力杠杆间。这实际上是一个省力杠杆(如图如图)，这时肌肉的拉力比体，这时肌肉的拉力比体重要小。重要小。GF上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件小资料小资料人 体 内 的 杠 杆 点一下头或抬一下头是靠杠点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用杆的作用(如图如图)，杠杆的支点在，杠杆的支点在脊柱之顶，支点前后各有肌肉，脊柱之顶，支点前后各有肌肉，头颅的重量是阻力。支点前后的头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来，有的收缩有的拉肌肉配合起来，有的收缩有的拉长，就形成低头仰头动作，从图长，就形成低头仰头动作，从图中可以看出来低头比仰头要省力。中可以看出来低头比仰头要省力。GOFF上一张上一张下一张下一张结结 束束初中物理多媒体精品课件小资料小资料人 体 内 的 杠 杆 如果你弯一下腰，肌肉就如果你弯一下腰，肌肉就要付出大约要付出大约1200牛顿的拉力。牛顿的拉力。这是这是 因为在腰部肌肉和脊骨因为在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆是一个费力杠之间形成的杠杆是一个费力杠杆（如图杆（如图)。我们长期弯腰工我们长期弯腰工作时，往往感到腰部酸疼，就作时，往往感到腰部酸疼，就是肌肉被拉伤的缘故。是肌肉被拉伤的缘故。GOF 1.蹬自行车脚踏板时蹬自行车脚踏板时,如果只向下用力，则如果只向下用力，则当脚踏板在水平位置时，动力臂最大，这时用力当脚踏板在水平位置时，动力臂最大，这时用力效果最好。效果最好。2.剪较硬的物体阻力较大，要用动力臂比阻剪较硬的物体阻力较大，要用动力臂比阻力臂长的剪刀，即教材图力臂长的剪刀，即教材图13.4-9中间的这种。中间的这种。剪纸或布时，阻力不很大，用图剪纸或布时，阻力不很大，用图13.4-9左边左边的这两种动力臂较短的剪刀，完成一次剪裁动的这两种动力臂较短的剪刀，完成一次剪裁动作，可以剪裁较长的纸或布，加快剪切速度。作，可以剪裁较长的纸或布，加快剪切速度。修剪树枝时，一方面树枝较硬、阻力较大，这修剪树枝时，一方面树枝较硬、阻力较大，这就要求动力臂要长，阻力臂要短；另一方面，就要求动力臂要长，阻力臂要短；另一方面，为了加快修剪速度，剪切整齐，要求剪刀刀口为了加快修剪速度，剪切整齐，要求剪刀刀口要长，就要用图要长，就要用图13.4-9右边的这种动力臂较长、右边的这种动力臂较长、阻力臂较短，同时刀口较长的剪刀。阻力臂较短，同时刀口较长的剪刀。4.指甲剪上有三个杠杆。手把部分是一个指甲剪上有三个杠杆。手把部分是一个省力杠杆，刀口部分是两个费力杠杆。省力杠杆，刀口部分是两个费力杠杆。用剪刀剪物体时，被剪物体的具体位置不用剪刀剪物体时，被剪物体的具体位置不同，阻力臂的大小也不同，动力的大小也会变同，阻力臂的大小也不同，动力的大小也会变化。不能说动力一定大于或一定小于阻力，一化。不能说动力一定大于或一定小于阻力，一般是根据轴到手柄的距离来粗略地判断某种剪般是根据轴到手柄的距离来粗略地判断某种剪刀是不是省力杠杆。手柄长的剪刀能省力，通刀是不是省力杠杆。手柄长的剪刀能省力，通常用来剪坚硬的物体，手柄短的剪刀费力，通常用来剪坚硬的物体，手柄短的剪刀费力，通常用来剪轻软物体。常用来剪轻软物体。