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1、第十章 机械与人,第一节 科学探究 : 杠杆的平衡条件,沪科版新教材同步教学课件,阿基米德曾经说过：给我一个支点，我可以撬动地球。,一. 认识杠杆,1. 什么是杠杆？,1、受力的作用 2、绕固定点转动 3、比较坚硬,在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。,力,固定点,硬棒,杠杆可以是直的，也可以是弯曲的,O,支 点,认识杠杆的几个概念,动力作用线,阻力作用线,L2,杠杆示意图:,F2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,杠杆的五要素： 1 .支点
2、（O）：杠杆绕着转动的点; 2 .动力（F1） ：使杠杆转动的力; 3 .阻力（F2） ：阻碍杠杆转动的力; 4 .动力臂（L1） ：从支点到动力作用线的距离; 5 .阻力臂（L2） ：从支点到阻力作用线的距离。 注释： a 力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所 画的一条虚线。 b 距离：点到直线的垂线段的长度。,什么是力臂？,力臂是支点到力的作用线的垂直距离。,思考讨论：,1、 力臂是一定在杠杆上吗？,2、 杠杆是否都是直的？,不一定,杠杆可以是直的，也 可以是弯的,想一想?,3、如果力的作用线过支点，力臂为多少？,力臂为0,画力臂的方法：,一找（找准支点）,二画（画出力的作用线）,三引
3、（引垂线）,四标（标垂足-直角符号、 标力臂-支点到垂足的距离 ）,1、什么叫杠杆,支点,动力,动力臂,阻力,阻力臂,随堂练习,3、标画出杠杆 的五要素,2、杠杆的五要素：,F1,L1,o,F2,L2,o,F1,F2,L1,L2,.,二、杠杆的平衡,提问：,什么是杠杆的平衡？,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，我们说杠杆平衡了。,探究实验：,用橡皮、小刀、直尺、硬币等物怎样组成杠杆，并使其平衡？,实验探究：杠杆的平衡条件,1 、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？,2 、猜想与假设：,假设一：,假设二：,假设三：,假设四：,F1+L
4、1=F2+L2,F1L1=F2L2,F1/L1=F2/L2,F1 L1=F2 L2,F1,F2,o,实验探究,思考与讨论, 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起 什么作用?, 作用是调节杠杆自身的平衡, 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。, 杠杆调平的方法是什么？, “左高左调、右高右调”,进行实验与收集证据,实验表格,请同学们开始实验,提问: 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：,交流与合作,动力动力臂=阻力阻力臂 公式表示为：F1L1=F2L2,这就是阿基米德发现的杠杆原理。,条件：杠杆已平衡（如图）,1、两
5、端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？ 2、将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？,做一做,问题探究,如何用弹簧测力计将下面的杠杆调平,？,小结,1.学习了杠杆、支点、动力、 阻力、动力臂、阻力臂等概念.,2.探究了杠杆的平衡条件是 动力动力臂=阻力阻力臂 公式表示为:F1L1= F2L2,例题,假如如图所示中的男孩重750N，小女孩重250N。当男孩离跷跷板的转轴0.5m时，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？,已知：阻力F2=750N 阻力臂L2= 0.5m 动力F1= 250N 求： 动力臂L1=？ 解：根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得 L1=（F2L2 ）/F1 =（750N 0
6、.5m）/250N=1.5m 答：小女孩应坐在离转轴1.5m处。,F3,F2,F4,F1,哪个方向更省力？,拉一拉,实验中，你这样做了吗？得到什么结果？是什么道理？,例题1：如图，一轻质杆OA一端固定在竖直墙上，可绕O点转动，已知0A=0.8cm，OB=0.5cm,在A点处悬挂一重物G，重量为20牛，若在B处施一竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，此时拉力F为多少？,细心点哦!,解：,杠杆受力及力臂如图所示,F2=G=20牛,F1,L2=0.8厘米,L1=0.5厘米,根据杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2 得： F1=(F2L2)/L1 =（20牛0.8厘米)/0.5厘米 =32牛 答：使
7、杠杆在水平位置平衡时拉力F的大小为32牛。,O,1.两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡,则( ) A.这两个力的大小必须相等 B.这两个力的力臂长必须相等 C.力臂较长的那个力比较大 D.力臂较长的那个力比较小,D,课堂练习,2、画出图中作用在A 点最小的力的方向 。,FA,B,A,O,B,C,F2,F1,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？,3、计算题,你做对了吗？,已知：L2=A0=0.1m L1=0C=0.7m F2=G=1400N,解：由杠杆平衡条件：F1L1=F2L
8、2可得：,答：需要在B端竖直向下用200N的力才能撬起石头。,求：F1=?,如图：OB=2BA，物体重为60N，不计杠杆自身重力，绳与杆的夹角为30，则绳的拉力为多少？,练习：,G,三、杠杆分类,注意：从表中可以看出，要最省力，必须力臂最长。,省力,费力,等臂,图中各是什么杠杆,费力,省力,省力,省力,省力,省力,省力,费力,我国古代的杠杆应用,衡器：天平和杆秤,典型示例题1： 如图所示，轻质杠杆一端因水平方向力F作用而被逐步抬起，在此过程中F的大小及力臂变化是 （ ） A变大、变大 B变大、变小 C变小、变大 D变小、变小,典型示例2： 如图所示，小明同学觉得按住木棒的力好大，辛苦。你认为他
9、应该怎样改变位置会舒服些？请讲出你的理由。,答案： 将肩膀向袋子靠近点，因为阻力臂减小，动力就会减小。,B,典型示例题3： 如图所示AOB为轻质杠杆，B端挂重物G，A端分别作用四个方向力时，杠杆都能在图示位置平衡。则四个力大小说法正确的是（ ） AF2最小 BF4最小 CF1最小 DF3最小,F3,生活中的剪刀,1、一扁担长2m，小刚想用它去挑水，前桶重150N，后桶重180N，在挑水的过程中，小刚要使扁担在水平位置平衡，则肩应离前桶多远？（扁担自重不计）,综合练习,2、杠杆在我国古代具有许多巧妙的应用，护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆，由图 可知它的支点是 ，在匀速拉起时，它属于一个 杠杆
10、。,C,省力,3、如图所示，弹簧测力计分别沿a,b两方向使杠杆平衡，那么弹簧测力计从a到b的过程中，示数将（ ） A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判定,B,4、如图所示杠杆在杠杆的A点分别用不同方向的三个力F1,F2,F3使杠杆平衡，那么（ ） A、F1最小 B、F2最小 C、F3最小 D、一样大,B,5、指出图4中所列工具分别属于那种简单机械，剪刀；扳手；钻头。 6、如图6 是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个（填“省力”或“费力”）杠杆，若箱和物品共 重100N，设此时动力臂是 阻力臂的5倍，则抬起拉杆 的力F 为N。,7、 各式各样的剪刀都是一对杠杆.图7中，剪刀是省力杠杆
11、；理发时应选用.(选填“甲”或“乙”),8、图2所示的用具中，属于费力杠杆的是【 】 9、在图9所示的简单机械中，属于费力杠杆的是【 】,10、 图2所示的工具中，属于费力杠杆的是【 】 11、 两个小孩坐在跷跷板上，当跷跷板处于平衡时【 】 A.两个小孩的重力一定相等 B.两个小孩到支点的距离一定相等 C.轻的小孩离支点近一些 D.重的小孩离支点近一些,12、 汶川地震中，滚滚的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石，分别沿如图14所示的四个方向用力，其中最省力的是【 】 A.沿F1方向 B.沿F2方向 C.沿F3方向 D.沿F4方向,图14,13、杆秤是一种很古老但现在仍然在广泛使用的一种测量质量的工具。小林同学用一杆秤称一实心球的质量，如图16所示。当杆秤在水平位置平衡时，秤砣拉线正好压在4 kg的刻度线上。根据秤砣拉线、提纽和称钩所在秤杆的位置之间的距离的粗略关系，可以估测出秤砣的质量大约是【 】 A10 g B400 g C 1000 g D4000 g,图16,14、在图17中，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是【 】 AF1 BF2 CF3 DF4,图17,15、（5分）图27为用道钉撬来撬铁路枕木上道钉的图片，若阻力F2为1500N，根据图片估算此道钉撬所用最小动力F1的大小。,图27,
