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1、6.5 探究杠杆的平衡条件,金字塔,埃及金字塔是世界七大奇迹之一。其中法老胡夫的陵墓最大,建于公元前二十七世纪,高146.5米,相当于40层楼高,由230万块重约2.5吨的大石块叠成,最大的一块重约16 吨,全部工程历时30余年。古埃及人用什么工具创造了这一奇迹?,人们生产、生活中用到了下列的工具,今天我们用塔吊建成现代化城市!,这些工具具有什么共同特征呢?,注意:硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即杠杆可以是各种各样的形状.,定义:,物理学中,把能绕某一固定点转动的硬棒,叫做杠杆。,蹊跷板及上面列举的生产工具都是杠杆。,1、受力的作用;2、绕固定点转动;3、比较坚硬。,共同特征,一、认识杠杆,F
2、2阻力,L1动力臂,L2阻力臂,动力作用线,阻力作用线,O支点,杠杆绕着转动的固定点,使杠杆转动的力,阻碍杠杆转动的力,支点到动力作用线的距离,支点到阻力作用线的距离,F1动力,认识杠杆的五要素:,一“点”支点O(一定在杠杆上) 动力F1 二“力” 相对的 阻力F2 动力臂L1 二“臂” 阻力臂L2,杠杆五要素,注意:杠杆的力臂不一定在杠杆上。,画杠杆力臂的方法,找点(确定支点);,画线(画力的作用线,一般画为虚线);,作垂线段(从支点向力的作用线作垂线,垂足在力的作用线上,一般画为虚线);,标力臂(标垂足-直角符号、标力臂-支点到垂足的距离 )。,例题1:画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力
3、臂、阻力臂,F1,F2,L1,L2,O,例题2:画出它们的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,F1,F2,L1,L2,O,O,F2,F1,L1,L2,o,F1,F2,L2,.,l1,F1,l2,F2,杠杆的平衡,当杠杆在动力和阻力的作用下,保持静止状态或匀速转动状态,我们就说杠杆处于平衡。,二、探究蹊跷板中的道理,怎样才能使这些工具平衡呢?让我们从跷跷板开始进行探究。,跷跷板的简化装置:,为了便于探究跷跷板怎样才能平衡,可以对它进行简化。,用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板,用钩码代替人。,活动1:探究杠杆的平衡条件,F1,F2,o,作出杠杆的五要素,1 提出问题:,杠杆平衡时,动力、动力臂、阻
4、力、阻力臂之间存在着怎样的关系?,2 猜想与假设:,假设一:F1+L1=F2+L2,假设二:F1L1=F2L2,假设三:F1/L1=F2/L2,假设四:F1 L1=F2 L2,3 制定计划与设计实验,杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台,器材:,测量的物理量:,力的大小,力臂的长度,(2) A、B两图中的杠杆处于静止状态,实验时采用哪幅图?为什么?,讨论:,实验时,使杠杆在水平位置平衡,便于在杠杆上直接读出或量出力臂的大小。,(1)杠杆两端装置两只可调节的螺母,能起什么作用?,调节杠杆自身的平衡.,实验步骤:,1.调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。,2.在杠杆的左侧一个位置挂上适量的钩码,记录此位置
5、,同时在右侧挂上适量的钩码,移动此钩码的位置使杠杆在水平位置平衡,记录此位置。,3.改变钩码数量或位置,重复上面的步骤,得出三组数据。,1、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。,2、挂钩码后,不能再移动平衡螺母,只能通过移动钩码的位置使杠杆平衡。,3、读数时,杠杆仍要求是处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度。,实验注意事项,4 进行实验与收集数据,请同学们开始做实验,2,0.15,3,0.10,5,0.08,10,0.04,10,0.05,5,0.10,实验数据记录,动力动力臂阻力阻力臂,5 分析论证、得出结论,F1L1=F2L2,或,杠杆的平衡条件:,总之,杠杆的
6、平衡条件是,F1 L1 = F2 L2,交流与合作,你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?,如何用弹簧测力计将下面杠杆调平?,?,F3,F2,F4,F1,拉一拉,哪个方向用力时更省力?,例题1:如上图中的大人重750N,小女孩重250N,当大人坐在与跷跷板的转轴距离0.5m处,小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡?,已知:F2=750N,L2=0.5m,F1=250N求:L1=?,解:根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,得L1=F2L2/F1=750NX0.5m250N=1.5m答:小女孩应该坐在离转轴1.5m处。,A,O,B,C,F2,F1,已知:L2=A0=0.1m L1=0C=0.
7、7m F2=G=1400N,解:由杠杆平衡条件:F1L1=F2L2可得:,答:需要在B端竖直向下用200N的力才能撬起石头。,求:F1=?,例题2:如图所示,用撬棒撬石头,手握在撬棒的末端B端,其中AO0.1m,AB1m,OC0.7m,要撬起重为1400N的石头,需要在B端竖直向下用多少N的力才能撬起石头?,你能说出“小小秤砣压千斤”的道理吗?,你知道拧松生锈的螺帽要用一段水管套在板手柄上的道理吗?,理发剪刀和铁匠用的剪刀有何区别?,三、杠杆的作用,阿基米德是古希腊伟大的科学家,他有句名言:“给我一个支点,我可以撬动地球。”阿基米德说这句话的理论根据是什么?,交流与合作,根据杠杆的平衡条件:,
8、F1L1=F2L2,当L1L2时, F1F2(动力阻力),当L1=L2时,F1=F2(动力=阻力),做出P27页图6-42中各器具的力臂,并根据力臂的关系判断为何种杠杆。,活动2:认识生活中的杠杆,省力杠杆:,它们有何共同特点?,(动力臂阻力臂),费力杠杆,它们有何共同特点?,(动力臂阻力臂),F2,F1,动力臂l1,阻力臂l2,动力臂=阻力臂,等臂杠杆,天平是等臂杠杆的典型应用,请对下列器具应用的杠杆进行分类:,等臂杠杆,费力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,思考:什么情况下,人们会选用费力杠杆?使用费力杠杆有什么好处?,当阻力比
9、较小时,人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离,很方便。,省力,费距离,省距离,费力,既不省力也不省距离,生物体内的杠杆,生活物理社会,画出图中作用在A点最小的力的方向 。,FA,B,使用杠杆时,要使动力最小,必须动力臂最长。,思维拓展,杠杆“最小力”的作法,最长力臂的确定:A.把支点和力的作用点相连作为最长力臂;B.在滚动圆柱体时,把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂;C.对于长方体来说,对角线为最长力臂。,3.各式各样的剪刀都是一对杠杆要剪开较硬的物体,使用哪种剪刀最合适?( ),ABCD,3:1,B,1.判断:动力和阻力可以人为规定。( ),2.把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的
10、两端,杠杆平衡时, 两力臂长之比是,课堂练习,4.要使右图杠杆保持平衡,最省力的方向是( ),A,B,C,D,o,A,5.右图为人的上肢图解,此时手托着质量为1千克的物体, 则肱二头肌收缩时所承受的力为( )A.小于9.8牛顿 B.大于9.8牛顿C.等于9.8牛顿 D.等于1千克,6在“研究杠杆平衡条件”实验中(1)实验前出现图甲所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的螺母向调(填“左”或“右”)(2)实验过程中出现图乙所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应将右边的钩码向(填“左”或“右”)移动格(3)图乙中杠杆水平平衡后,在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码,这时杠杆将 (填“保持水平”、“顺时针转动”或“逆时针转动”),7.如图是铁道检修工用的道钉撬,有关尺寸见图。若在 A点竖直向下 作用200牛的力,道钉撬对道钉会产生多大的力?如果还不能将道钉撬出,在保持手的作用力大小和作用点不变的情况下,采用什么方法可增大道钉撬对道钉的作用力?,O,A,F1,F2,1.2米,200牛,6厘米,