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1、第一节第一节 科学探究：杠杆的平衡条件科学探究：杠杆的平衡条件第十章第十章 机械机械与人与人逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结作业作业提升提升学习目标学习目标课时讲解1课时流程2u认识认识杠杆杠杆u杠杆的杠杆的平衡平衡u杠杆的杠杆的运用运用知识点认识杠杆认识杠杆知知1 1讲讲感悟新知感悟新知11.杠杆概念：如图杠杆概念：如图1，在力的作用下能绕着固定，在力的作用下能绕着固定点点(O)转动转动的硬棒的硬棒(撬棒撬棒、起子起子)被被称为杠杆。称为杠杆。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知深度理解深度理解1.杠杆在力的作用下杠杆在力的作用下，是，是绕固定点转动绕固定点转动，而，而不是整体不是整体向向某个
2、方向某个方向运动运动(平动平动)。2.杠杆可以是直的杠杆可以是直的，也，也可以是弯的，但可以是弯的，但必须必须是硬的，是硬的，即在即在力的力的作用下，不作用下，不发生或发生或基本不发生形变。基本不发生形变。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知2.杠杆的五杠杆的五要素要素(1)支点支点：杠杆绕着转动的固定：杠杆绕着转动的固定点点(O 点点)，支点必须支点必须在杠在杠杆杆上。上。(2)动力动力：使杠杆转动的力。：使杠杆转动的力。(3)阻力阻力：阻碍杠杆转动的力。：阻碍杠杆转动的力。(4)动动力臂：从支点到动力作用线的距离。力臂：从支点到动力作用线的距离。(5)阻力阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。臂：从
3、支点到阻力作用线的距离。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知思想方法思想方法模型法：杠杆模型模型法：杠杆模型的建构的建构过程过程(1)忽略忽略次要因素：次要因素：物体物体的材料、形状等。的材料、形状等。(2)抓住抓住主要因素：主要因素：在力在力的作用下，能的作用下，能绕固定绕固定点点(支点支点)转动转动。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知3.动力和阻力的方向动力和阻力的方向关系关系(1)分析分析过程过程知知1 1讲讲感悟新知感悟新知(2)总结总结：动力和阻力使杠杆转动的方向相反。：动力和阻力使杠杆转动的方向相反。归纳总结归纳总结归纳得出动力和归纳得出动力和阻力的阻力的方向关系：方向关系：通过分析各类通过
4、分析各类杠杆杠杆中动力和阻力的中动力和阻力的方向方向特点、使特点、使杠杆杠杆转动的转动的特点，归纳出动力特点，归纳出动力、阻力、阻力使杠杆转动使杠杆转动方向方向相反相反，得出动力和，得出动力和阻力阻力的特点，加深对的特点，加深对动力动力和阻力的和阻力的理解。理解。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知4.力臂的画法力臂的画法步骤步骤画法画法图示图示第一步：确第一步：确定支点定支点O假设杠杆转动，杠杆上假设杠杆转动，杠杆上相对静止的点即为支点相对静止的点即为支点知知1 1讲讲感悟新知感悟新知步骤步骤画法画法图示图示第二步：确定动第二步：确定动力和阻力的作力和阻力的作用线用线从动力、阻力作用点沿从动力、阻
5、力作用点沿力的方向力的方向(或反方向或反方向)分分别作直线，即为动力、别作直线，即为动力、阻力的作用线阻力的作用线第三步：画出动第三步：画出动力臂和阻力臂力臂和阻力臂从支点向力的作用线作从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的垂线，支点到垂足间的距离为力臂距离为力臂知知1 1讲讲感悟新知感悟新知归纳总结归纳总结力臂作图解题模型力臂作图解题模型(1)类型类型一：已知力一：已知力画力臂画力臂。一找点：一找点：找支点。找支点。二画线：二画线：画力的画力的作用线作用线，需要延长，需要延长的部分的部分用虚线。用虚线。三作垂线段：三作垂线段：由由支点支点向力的作用线向力的作用线作垂线作垂线。四标力臂：四标
6、力臂：可以用可以用大括号大括号标出力臂，标出力臂，并用字母并用字母l1 或或l2 标注。标注。(2)类型类型二：已知二：已知力臂画力臂画力。力。过力臂的端点过力臂的端点(非支点非支点)作力臂的作力臂的垂线垂线，并延长，并延长至杠杆，至杠杆，垂线垂线与杠杆的与杠杆的交点即交点即为力的作用点为力的作用点。力。力的方向要根据的方向要根据杠杆杠杆平衡状态来判断。平衡状态来判断。感悟新知感悟新知知知1 1练练杠杆在我国古代就有许多巧妙应用，护城河上杠杆在我国古代就有许多巧妙应用，护城河上安装的安装的吊桥就是一个杠杆，如图吊桥就是一个杠杆，如图3 所示，它的支点所示，它的支点是是_点点，动力动力作用点作用
7、点是是_点点，阻力，阻力是是_。请在图中画出动力的力臂。请在图中画出动力的力臂。例 1BA吊桥吊桥的重力的重力解：如解：如图图4 所示。所示。感悟新知感悟新知知知1 1练练解析：解析：如图如图3 所示的吊桥是杠杆，吊桥绕着所示的吊桥是杠杆，吊桥绕着B 点转动，点转动，所以所以B 点为支点；动力作用在吊桥上，作用点是点为支点；动力作用在吊桥上，作用点是A 点；点；吊桥的吊桥的重力阻碍吊桥转动，是阻力；过重力阻碍吊桥转动，是阻力；过A 点沿绳子作点沿绳子作出动力出动力F1，过，过B 点作点作F1 所在直线的垂线，从所在直线的垂线，从B 点到点到垂足的距离就是垂足的距离就是动力臂动力臂l1。感悟新知
8、感悟新知知知1 1练练方法技巧方法技巧化静为动认识化静为动认识杠杆模型杠杆模型：假设杠杆转动一个假设杠杆转动一个角度角度，杠杆上固定不，杠杆上固定不动的动的点就是支点就是支点，点，促使杠杆促使杠杆转动的力即为转动的力即为动力动力，阻碍杠杆转动，阻碍杠杆转动的力的力即为阻力。即为阻力。知识点杠杆的平衡杠杆的平衡知知2 2讲讲感悟新知感悟新知21.杠杆的平衡状态杠杆的平衡状态物体物体杠杆杠杆平衡平衡状态状态静止静止静止静止做匀速直线运动做匀速直线运动匀速转动匀速转动知知1 1讲讲感悟新知感悟新知思想方法思想方法通过类比法了解通过类比法了解杠杆的杠杆的平衡状态平衡状态：当物体静止或当物体静止或做匀速
9、直线运动做匀速直线运动时，时，处于处于平衡状态。平衡状态。类比物体的类比物体的平衡状态平衡状态，当杠杆处于，当杠杆处于静止静止或匀速转或匀速转动时，动时，处于处于平衡状态。平衡状态。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知(1)猜想猜想杠杆的平衡条件：如图杠杆的平衡条件：如图5，为了使杆秤在水平位置，为了使杆秤在水平位置平衡平衡，可以，可以移动秤砣的位置，即改变力臂的大小；也可移动秤砣的位置，即改变力臂的大小；也可以在秤盘中增以在秤盘中增、减、减物体，即改变力物体，即改变力的的大小大小。据此猜想，杠杆的平衡条件。据此猜想，杠杆的平衡条件与与作用力作用力的大小、力臂的大小有关。的大小、力臂的大小有关。关系
10、关系可能可能为：动力为：动力 动力臂动力臂=阻力阻力 阻力臂。阻力臂。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知方法点拨方法点拨物理量之间的运算法则：物理量之间的运算法则：(1)相同物理量：相同物理量：它们之间它们之间一般用加法一般用加法、减法、减法法则。法则。比如比如体积体积、质量等。、质量等。(2)不同物理量：不同物理量：它们它们之间不能用之间不能用加法加法、减法法则、减法法则，可以可以用乘法、用乘法、除法法则除法法则。比如，。比如，质量和质量和体积相比体积相比得到得到密度密度，液体密度、，液体密度、g和和液体深度相乘液体深度相乘得到得到液体液体压强等。压强等。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知(2)实验
11、设计实验设计装置：如图装置：如图6 所示。所示。平衡状态平衡状态的选择的选择：使杠杆在如图所：使杠杆在如图所示的水平位置平衡，示的水平位置平衡，可以消除可以消除杠杆杠杆自重对实验的影响，并且便于测量自重对实验的影响，并且便于测量力臂，见力臂，见。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知概念理解概念理解杠杆的平衡状态杠杆的平衡状态:(1)如如图图7所示，所示，杠杆不一定杠杆不一定在水在水平位平位置处于置处于平衡状态，平衡状态，倾斜倾斜静止时杠静止时杠杆也杆也处于处于平衡状态平衡状态。(2)当当杠杆杠杆“缓慢转动缓慢转动”时，可以认时，可以认为为杠杆杠杆处于平衡状态。处于平衡状态。知知2 2讲讲感悟新知感悟
12、新知杠杆五要素的确定：杠杆五要素的确定：支点：杠杆的转轴支点：杠杆的转轴O。动力动力：杠杆所受的拉力：杠杆所受的拉力F1，大小等于右侧钩码的总重力。，大小等于右侧钩码的总重力。阻力阻力：杠杆所受的拉力：杠杆所受的拉力F2，大小等于左侧钩码的总重力，大小等于左侧钩码的总重力。由于由于动力和阻力方向竖直向下，所以动力臂和阻力动力和阻力方向竖直向下，所以动力臂和阻力臂都臂都在水平位置，因杠杆在水平位置平衡，所以动力臂在水平位置，因杠杆在水平位置平衡，所以动力臂和和阻力阻力臂与杠杆重合臂与杠杆重合。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知动动力臂：力臂：O 到右侧钩码悬挂线的距离到右侧钩码悬挂线的距离l1。阻力
13、阻力臂：臂：O 到左侧钩码悬挂线的距离到左侧钩码悬挂线的距离l2。改变力和力臂的方法：改变力和力臂的方法：改变动力和阻力的方法：改变悬挂的钩码数目。改变动力和阻力的方法：改变悬挂的钩码数目。改变动力臂和阻力臂的方法：改变杠杆上悬挂钩码的改变动力臂和阻力臂的方法：改变杠杆上悬挂钩码的位置。位置。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知(3)实验实验步骤步骤调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。在在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，杠杆两侧挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使使杠杆杠杆在水平位置重新平衡。在水平位置重新平衡。记录记录杠杆平衡时
14、的动力、阻力、动力臂和阻力臂，把杠杆平衡时的动力、阻力、动力臂和阻力臂，把数据记录数据记录在下面的表格中在下面的表格中。改变力和力臂的大小，再做几次实验并将数据填入下改变力和力臂的大小，再做几次实验并将数据填入下表中。表中。知知2 2讲讲感悟新知感悟新知实验实验次序次序动力动力F1/N动力臂动力臂l1/cm动力动力动力臂动力臂/(Ncm)阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/cm阻力阻力阻力臂阻力臂/(Ncm)10.51051.05521.020202.0102031.520303.01030知知2 2讲讲感悟新知感悟新知(4)实验实验结论：杠杆的平衡条件：动力结论：杠杆的平衡条件：动力动力臂动力
15、臂=阻力阻力阻力阻力臂臂，即，即F1l1=F2l2。知知1 1讲讲感悟新知感悟新知实验拓展实验拓展探究动力和阻力在探究动力和阻力在支点同支点同侧时的平衡条件侧时的平衡条件:实验装置如图实验装置如图8，钩，钩码对杠杆向下的码对杠杆向下的拉力拉力为阻力，为阻力，弹簧弹簧测力计测力计对杠杆向上的对杠杆向上的拉力为拉力为动力。动力。为了使支点到为了使支点到拉力拉力作用点的距离作用点的距离为为动力臂动力臂，应该竖直，应该竖直向上拉向上拉弹簧测力计。弹簧测力计。如果把弹簧如果把弹簧测力计测力计倾斜拉动，倾斜拉动，动力动力臂变臂变小，弹簧测力计小，弹簧测力计的示的示数会变大。数会变大。感悟新知感悟新知知知2
16、 2练练如图如图9 所示，将轻质木棒所示，将轻质木棒AB 两端支撑起来，在两端支撑起来，在O点点悬悬挂总重为挂总重为300 N 的小桶，若的小桶，若AO=2OB，则木棒，则木棒A 端端受受到的到的力为力为 _N。例2100感悟新知感悟新知知知2 2练练感悟新知感悟新知知知2 2练练知识点杠杆的运用杠杆的运用知知3 3讲讲感悟新知感悟新知31.探究杠杆的省力情况探究杠杆的省力情况知知3 3讲讲感悟新知感悟新知知知3 3讲讲感悟新知感悟新知易错提醒易错提醒解释惯性现象时，不要解释惯性现象时，不要出现出现下列语句：下列语句：(1)物体在物体在惯性惯性(惯性力惯性力)的作用下；的作用下；(2)物体受到惯性作用；物体受到惯性作用；(3)这时物体失去惯性；这时物体失去惯性；(4)惯性力大于阻力。惯性力大于阻力。知知3 3讲讲感悟新知感悟新知2.杠杆的分类杠杆的分类类型型省力杠杆省力杠杆费力杠杆力杠杆等臂杠杆等臂杠杆示意示意图力的大小关系力的大小关系F1F2F1=F2知知3 3讲讲感悟新知感悟新知类型型省力杠杆省力杠杆费力杠杆力杠杆等臂杠杆等臂杠杆力臂大小力臂大小关系关系l1l2l1l2l1=l2特
