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(共33張PPT)
6.5 探究杠桿的平衡條件
在生活、生產中，人們常常用撬棒撬物、用起重機吊物，這其中有什么奧秘？讓我們帶著這個問題一起開始今天的學習。
同學們，這些工具你熟悉嗎？它們在材質和使用過程中有什么共同的特點？談談你的看法。
共同特征
（1）材質比較堅硬
（2）受到力的作用
（3）可繞某一固定點轉動
一、杠桿
（1）物理學中，把能繞某一固定點轉動的硬棒（直棒或曲棒）叫做杠桿。蹺蹺板是一種杠桿。
（2）一根硬棒要成為杠桿，應具備兩個條件： ①要有力的作用； ②能繞某一固定點轉動。
兩個條件缺一不可。杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎的，但必須是硬的。
1.定義
一、杠桿
2.杠桿的五要素
簡化為
一、杠桿
2.杠桿的五要素
支點（O）：杠桿繞著轉動的點
O
F1
動力（F1）：使杠桿轉動的力
F2
阻力（F2）：阻礙杠桿轉動的力
L1
L2
動力臂（L1）：支點到動力作用線的距離
阻力臂（L2）：支點到阻力作用線的距離
說一說
同學們，我們知道了杠桿的定義，結合你對杠桿的理解，你還能說出生活中關于杠桿的哪些實例，并分析一下你所舉例子中杠桿的五要素。
練一練
【例1】判斷下列物體中，哪個不屬于杠桿(　　)
A．夾取物體的鑷子
B．拔鐵定的羊角錘
C．雜技演員手中的水流星
D．吃飯的筷子
C
練一練
【例2】如圖所示的杠桿AB處于平衡狀態(tài)，O點為杠桿的支點，則力F的力臂是（　　）
A．OF
B．OD
C．OC
D．DF
C
畫力臂的方法
1.找支點O；
2.畫力的作用線（虛線）；
3.畫力臂（虛線，過支點O作力的作用線的垂線段）；
4.標力臂（大括號或背向箭頭表示范圍），并在周圍標L1或L2。
我們大家都玩過蹺蹺板，回想當時的情景，討論一下，大人和小朋友分別坐在蹺蹺板的兩側，怎樣才能使蹺蹺板保持水平呢？和大家分享你的想法。
想一想
為了便于探究蹺蹺板怎樣才能保持水平狀態(tài)，需要對它簡化進行實驗研究，如圖所示。
帶有等分刻度的均質木尺代替蹺蹺板
鉤碼代替人
二、探究杠桿的平衡條件
平衡：杠桿在動力和阻力的作用下處于靜止狀態(tài)，叫做杠桿平衡。
1.提出問題
杠桿平衡的條件是什么？
2.猜想與假設
活動1
杠桿平衡時，動力和動力臂的乘積等于阻力和阻力臂的乘積。
3.設計實驗與制定計劃
（1）力的改變：通過所掛鉤碼的數(shù)量改變動力和阻力的大小。
實驗思路
（2）力臂的改變：通過所掛鉤碼在杠桿上的位置改變力臂的大小。
（3）杠桿平衡的處理：實驗中使杠桿在水平位置平衡，這樣便于直接在杠桿上讀出力臂，且可避免杠桿自重對實驗的影響。
3.設計實驗與制定計劃
帶有刻度的均勻木尺、鉤碼、鐵架臺。
實驗裝置圖
實驗器材
4.進行實驗與收集證據
（1）調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)。
實驗步驟
（2）在杠桿兩端掛不同數(shù)量的鉤碼，改變鉤碼的位置，使杠桿再次在水平位置平衡，將數(shù)據記錄入表格。
（3）改變鉤碼數(shù)量和它們離開支點的距離，重復步驟（2）多次實驗，將數(shù)據記錄入表格中。
實驗操作視頻
4.進行實驗與收集證據
實驗數(shù)據
實驗序號 左邊 右邊 動力F1/N 動力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 0.49 0.1 0.98 0.05
2 0.98 0.1 1.47 0.68
3 0.98 0.15 1.47 0.1
5.分析與論證
通過對表格中的數(shù)據可知，杠桿的動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂，即杠桿的動力臂是阻力臂的幾倍，杠桿的動力就是阻力的幾分之一。這就是杠桿的平衡條件。
動力×動力臂=阻力×阻力臂
F1×L1=F2×L2
F1
F2
=
L2
L1
6.評估
（1）實驗中為什么要多次實驗？
尋求普遍規(guī)律
（2）有同學在實驗中得到結論：杠桿平衡時，動力乘支點到動力作用點的距離等于阻力乘阻力到阻力作用點的距離，這結論正確嗎？應該如何驗證？
不正確，應使動力或阻力不在豎直方向上進行實驗。
練一練
【例3】如圖，大人重750N，小女孩重250N。當大人坐在與蹺蹺板的轉動軸距離為0.5m處時，小女孩應該坐在哪里才能使蹺蹺板水平平衡？
已知：阻力F2=750N，阻力臂L2=0.5m，動力F1=250N。
求：動力臂L1的大小。
解：根據杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2，得
L1=
F2
F1
L2
=
250N
×
750N
0.5m
=
1.5m
答：小孩應坐在離轉軸1.5m處。
討論
1.根據杠桿平衡條件，比較動力臂和阻力臂的長短，怎樣的杠桿省力？怎樣的杠桿費力？怎樣的杠桿既不省力也不費力？
2.比較下圖中三種剪刀的動力臂、阻力臂長短有什么不同？請說明其中的道理。
（a）鐵皮剪刀
（b）理發(fā)剪刀
（c）普通剪刀
三、杠桿的作用
1.杠桿的分類
動力臂和阻力臂關系 特點 杠桿類型
L1>L2 省力，但費距離 省力杠桿
L1L1=L2 既不省力，也不費力 等臂杠桿
活動2 認識生活中的杠桿
2.生活中的杠桿
(a)撬棒
(b)開酒瓶的啟子
(c)托盤天平
活動2 認識生活中的杠桿
2.生活中的杠桿
(d)縫紉機踏腳板
(e)鍘刀
(f)手動抽水機
分析上圖中各杠桿的力臂，說說哪些杠桿省力，哪些杠桿費力，哪些杠桿既不省力也不費力？
活動2 認識生活中的杠桿
2.生活中的杠桿
(d)縫紉機踏腳板
(e)鍘刀
(f)手動抽水機
(a)撬棒
(b)開酒瓶的啟子
(c)托盤天平
省力杠桿
費力杠桿
等臂杠桿
說一說
同學們，生活中你熟悉的杠桿還有哪些？它是哪種類型的杠桿？請你給大家分享一下。
說一說
人體內許多部位的骨骼和肌肉組成的組織也構成杠桿。
如圖，當手上握著或托著重物時，可將手、手腕、尺骨和橈骨看作一個整體，它的作用相當于杠桿。
請分析該杠桿的五要素，并說說該杠桿是個什么杠桿。
O
A
B
F1
F2
支點：肘關節(jié)相當于支點
動力：肱二頭肌對橈骨和尺骨的拉力
阻力：物體對手的壓力為
動力臂
阻力臂
該杠桿為費力杠桿
L1
L2
練一練
【例4】如圖所示的工具，正常使用時屬于費力杠桿的是( )
B
A.核桃夾
B.筷子
C.啤酒起子
D.手鉗
探究杠桿的平衡條件
杠桿
課堂小結
定義
五要素
杠桿的平衡條件
杠桿分類
省力杠桿
費力杠桿
等臂杠桿

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