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1、科学探究：杠杆的平衡条件清镇市麦格民族中学：蔡俊杰金字塔金字塔埃及金字塔是埃及金字塔是世界七大奇迹世界七大奇迹之一。其中之一。其中法老法老胡夫胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高纪，高146.5米相当于米相当于40层高的摩天大厦，层高的摩天大厦，由由230万块重约万块重约2.5吨的大石块叠成，最大的吨的大石块叠成，最大的一块重约一块重约16吨！全部工程历时吨！全部工程历时30余年。余年。世界名胜古迹之一世界名胜古迹之一-中国长城中国长城今天我们用塔吊建成现今天我们用塔吊建成现代化城市！代化城市！从天上飞行的飞机、大海中航行的轮船到公路上行驶的汽车，从工厂中的机
2、床、建筑工地起重机到家里的剪刀等，这些都是人类发明的机械。第十章：机械与人科学探究：科学探究：科学探究：科学探究：杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件一、认识杠杆一、认识杠杆思考讨论：思考讨论：这些工具在这些工具在工作时工作时有哪些有哪些共同特征？共同特征？1、受力的作用、受力的作用2、绕固定点转动、绕固定点转动3、比较坚硬、比较坚硬在在力的作用力的作用下，下，能绕着能绕着固定点固定点转转动的动的硬棒硬棒，叫做，叫做杠杆。杠杆。力力固定点固定点硬棒硬棒认识杠杆的五要素认识杠杆的五要素: 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支
3、点支点动力动力动力臂动力臂阻力阻力阻力臂阻力臂杠杆绕着转动的固定点，用杠杆绕着转动的固定点，用0 0表示。表示。使杠杆转动的力，用使杠杆转动的力，用F F1 1表示。表示。从支点到动力作用线的距离，用从支点到动力作用线的距离，用L L1 1表示。表示。阻碍杠杆转动的力，用阻碍杠杆转动的力，用F F2 2表示。表示。从支点到阻力作用线的距离，用从支点到阻力作用线的距离，用L L2 2表示。表示。这些概念很重要这些概念很重要 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F1 二二“力力” 相对的相对的 阻力阻力F2 动力臂动力臂L1 二二“力臂力臂” 阻力臂阻力臂L2杠杠杆杆五
4、五要要素素什么是力臂？力臂是支点到力的作用线的垂直距离。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？力臂是一定在杠杆上吗？ 2、 杠杆是否都是直的？杠杆是否都是直的？不一定不一定杠杆可以是直的，也杠杆可以是直的，也可以是弯的可以是弯的想一想一想想?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0OF1(动力动力)F2(阻力阻力)L1力臂的画法：力臂的画法：四标（标四标（标垂足垂足-直角符号、直角符号、标标力臂力臂-支点到垂足的距离支点到垂足的距离 ）三引（三引（引垂线引垂线）一找（找（找准支点找准支点）二画（二画（画出力的作用
5、线画出力的作用线）OO支点（支点（O）：）： 杠杆绕着杠杆绕着转动的固定转动的固定点点 支点一定在支点一定在杠杆上：杠杆上： 可在一端也可在一端也可在杠杆的任可在杠杆的任意位置。意位置。OOOOF1动力（动力（ F1 ）：）：使杠杆转动的力使杠杆转动的力F2F2阻力（阻力（ F2 ）：）：阻碍杠杆转阻碍杠杆转动的力动的力F1 当曲肘把重物举起来的时候，当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆手臂也是一个杠杆(如图如图)。肘关节是支点。肘关节是支点。当你抬脚跟的时候，是脚跟后面当你抬脚跟的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这实际上是体重落
6、在两者之间。这实际上是一个杠杆一个杠杆(如图如图)，这时肌肉的拉，这时肌肉的拉力比体重要小。力比体重要小。试一试：试一试：人体杠杆人体杠杆例题：例题：画出下图杠杆的支点、动力、画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂阻力、动力臂、阻力臂F F1 1F F2 2L L1 1L L2 2O O议一议议一议:现实生活中，你还能举出哪现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？些杠杆的实例呢？举例2、杠杆的平衡：回忆刚才的生活中杠杆，我们是怎样利用这些杠杆来解决问题的？在生产和生活实践中，人们常常利用杠杆的平衡解决问题，（例如：利用杠杆的平衡制造称量物品的天平）1、杠杆处于什么状态叫杠杆平衡呢？2、
7、杠杆在什么条件下才能平衡呢？跷跷板在水平位置平衡由哪些因素决定？跷跷板在水平位置平衡由哪些因素决定？ 当杠杆在动力和阻力的作用下静止时当杠杆在动力和阻力的作用下静止时（或作匀速转动时），我们就说（或作匀速转动时），我们就说杠杆平衡杠杆平衡了。了。设计方案：把跷跷板进行简化设计方案：把跷跷板进行简化 活动活动2 2：探究杠杆的平衡条件：探究杠杆的平衡条件温馨提示：温馨提示：1 1、调节木尺两端的平衡螺母，使木尺在水平位调节木尺两端的平衡螺母，使木尺在水平位置平衡置平衡 2 2、重点分析实验数据重点分析实验数据，得出影响杠杆平衡的条，得出影响杠杆平衡的条件。件。探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件
8、F1F2OL1L2思考与讨论杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起 什么作用什么作用? ? 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? ?使动力臂、阻力臂与杠杆重合，便于直接使动力臂、阻力臂与杠杆重合，便于直接从杠杆上读出力臂的长度从杠杆上读出力臂的长度 杠杆调平的方法是什么？杠杆调平的方法是什么？如果杠杆左端下沉，应将左右两边的平衡如果杠杆左端下沉，应将左右两边的平衡螺母都向右调节，即相反方向调节。螺母都向右调节，即相反方向调节。次数123456左边动力F1/N 动力臂L1/m右边阻力F
9、2 /N 阻力臂L2/m归纳总结得出得出结论：杠杆的平衡条件是杠杆的平衡条件是: : 动力力动力臂阻动力臂阻力力阻力臂阻力臂F F1 1 L L1 1F F2 2 L L2 2上式的意上式的意义是：是：动力臂是阻力臂的几力臂是阻力臂的几倍，倍，动力就是阻力的几分之一。力就是阻力的几分之一。(即：杠杆平衡即：杠杆平衡时，力与力臂成反比力与力臂成反比) （力与力臂成反比）（力与力臂成反比）乘积相等乘积相等这是阿基米德发现的杠杆原理。填一填填一填（1）动力臂是）动力臂是 。 阻力臂是阻力臂是 。（2）杠杆的平衡条件为：）杠杆的平衡条件为：从从支点支点到到动力作用线动力作用线的距离的距离从从支点支点到
10、到阻力作用线阻力作用线的距离的距离动力动力 动力臂动力臂 = = 阻力阻力阻力臂阻力臂 F F1 1 L L1 1 = = F F2 2 L L2 2F 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 2L L1 1LL2 2F F1 1 F F2 2这是省力杠杆这是省力杠杆省力杠杆省力杠杆杠杆的分类杠杆的分类可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离省力杠杆的特点省力杠杆的特点省力杠杆省力杠杆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 1
11、L L1 1=F=F2 2L L2 2L L1 1 F F2 2这是费力杠杆这是费力杠杆费力杠杆费力杠杆费力杠杆的特点费力杠杆的特点可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离费力杠杆费力杠杆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 2L L1 1 = = L L2 2F F1 1 = = F F2 2这是等臂杠杆这是等臂杠杆等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点舂桔槔四、我国古代的杠杆应用四、我国古代的杠杆应用衡器：天平和杆秤小结
12、小结省力杠杆的特点省力杠杆的特点 A A 动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂 B B 省力但是费距离省力但是费距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点 A A 动力臂小于阻力臂动力臂小于阻力臂 B B 费力但是省距离费力但是省距离等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点 A A 动力臂等于阻力臂动力臂等于阻力臂 B B 不省力也不省距离不省力也不省距离它它们们是是什什么么杠杠杆杆？（2009上海）在图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是 （ ） A翘棒B镊子C铡刀D开瓶器（ 09丰泽）图是各式各样剪刀的示意图，它们都是一对的杠杆。现要用它们来剪开较硬的物体，其中选用最合适的剪刀是（ ）在下列工具中省力的是哪一组（ ）
13、A. 铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起钉子；B. 镊子、钓鱼杆、剪子；C. 铡刀、天平、钓鱼杆；D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。练习一练习一A练习二练习二下列说法中哪些是正确的（ ）A. 使用杠杆一定会省力；B. 省力杠杆的动力臂一定小于阻力臂；C. 动力臂是支点到动力作用点的距离；D. 等臂杠杆不省力也不省距离。D图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B B端端绳子的拉力绳子的拉力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。练习三练习三提示提示
14、A AO OB BF FG G图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B B端端绳子的拉力绳子的拉力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。练习三练习三L L2 2L L1 1A AO OB BF FG G先画出力臂，再进行判断先画出力臂，再进行判断C它它们们是是什什么么杠杠杆杆？使用时哪把最省力？ 哪把最费力？ O图2 1.如图所示，轻质杠杆支点为如图所示，轻质杠杆支点为O，在杠杆两端分，在杠杆两端分别挂上一些质量相等的钩码，恰好保
15、持水平平衡，别挂上一些质量相等的钩码，恰好保持水平平衡，如果两边各拿走一个钩码，杠杆将如果两边各拿走一个钩码，杠杆将 ( ) A、仍保持平衡、仍保持平衡 B、不平衡，向逆时针方向转动、不平衡，向逆时针方向转动 C、不平衡，向顺时针方向转动、不平衡，向顺时针方向转动 D、保持平衡，但做匀速转动、保持平衡，但做匀速转动2.室内垃圾桶平时桶盖关闭，使用时用脚踩室内垃圾桶平时桶盖关闭，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，图为室内垃圾桶的结构示踏板，桶盖开启，图为室内垃圾桶的结构示意图，使用时有两个杠杆意图，使用时有两个杠杆ABC和和DEF在起作在起作用用 ( ) A. ABC和和DEF都是省力杠杆都是省力杠杆 B. ABC和和DEF都是费力杠杆都是费力杠杆 C. ABC是省力杠杆是省力杠杆DEF是是费力杠杆费力杠杆 D. ABC是费力杠杆是费力杠杆DEF是是省力杠杆省力杠杆 它它们们是是什什么么杠杠杆杆？它它们们是是什什么么杠杠杆杆？它们是什么杠杆？它们是什么杠杆？ 哪种剪纸方法省力？ 哪种剪纸方法省距离？ 什么时候采用哪种剪纸方法？
