資源簡介

6.5 探究杠桿的平衡條件
素養目標
1.說出什么是杠桿,復述杠桿、支點、力臂等概念,會根據實物圖畫出杠桿示意圖。
2.能從常見工具和簡單機械中識別出杠桿,并判斷杠桿的種類。
3.重點:經歷探究實驗,總結杠桿的平衡條件。
4.通過探究杠桿的平衡條件實驗,領會從具體到抽象的思維方法。
學法指導
1.結合生活中常見的杠桿,如撬棒、蹺蹺板、抽水機等。抽象出杠桿的特征,對杠桿有初步的認識。
2.為了探究蹺蹺板怎樣才能成水平狀態,可用刻度均勻木尺代替蹺蹺板,用鉤碼代替人進行實驗研究。
【預習導學】
知識點一 探究蹺蹺板中的道理
1.觀看下列圖片。
(1)以上圖片中的機械,它們共同的特點是什么呢
(2)物理學中,把能繞 轉動的硬棒(直棒或曲棒)叫 ,蹺蹺板是一種 。
活動1:探究杠桿的平衡條件
2.杠桿的平衡可能與哪些因素有關呢 寫出你的猜想。
3.根據你的猜想,設計實驗進行驗證。
(1)實驗器材:帶刻度的均勻杠桿、鐵架臺、鉤碼(代替人)。
(2)實驗步驟:
A.調節杠桿在水平位置平衡,把鉤碼掛在杠桿支點的兩邊,改變鉤碼的位置,使杠桿重新在水平位置平衡;
B.記錄左邊鉤碼的拉力F1、左邊鉤碼距離懸掛點的距離L1、右邊鉤碼的拉力F2、右邊鉤碼距離懸掛點的距離L2的數值;
C.改變鉤碼的拉力F和鉤碼距離懸掛點的距離L的數值,再做幾次。
(3)觀察圖甲可以發現,當兩邊鉤碼的個數(拉力F) ,且鉤碼到懸掛點的距離(L)
時,杠桿水平靜止。
(4)比較圖甲、乙、丙、丁可以發現, ,杠桿水平靜止。
4.結論:當左邊鉤碼的拉力F1和左邊鉤碼到懸掛點的距離L1的 與右邊鉤碼的拉力F2和右邊鉤碼到懸掛點的距離L2的 相等時,杠桿平衡。
5.如圖所示,杠桿繞著轉動的點,叫作 ;一般情況下,F1叫作 ,F2叫作 ;從支點到力的作用線的距離L1和L2叫作 。動力的力臂叫作 ,阻力的力臂叫作 。杠桿在 和 的作用下,處于 狀態,叫作杠桿平衡。
6.杠桿的平衡條件: ,也可以表述為 ,用公式表示為 。
【參考答案】
知識點一
1.(1)答:上面這些機械共同點:都有一根硬棒能夠繞固定點轉動。
(2)某一固定點　杠桿　杠桿
2.答:(1)與兩邊物體的質量有關;
(2)與物體到杠桿支點的距離有關。
3.(3)相等　相等
(4)當左邊鉤碼的拉力F1與左邊鉤碼距離懸掛點的距離L1的乘積和右邊鉤碼的拉力F2與右邊鉤碼距離懸掛點的距離L2的乘積相等時
4.乘積　乘積
5.支點　動力　阻力　力臂　動力臂　阻力臂　動力　阻力　靜止
6.杠桿的動力臂是阻力臂的幾倍,杠桿的動力F1就是阻力F2的幾分之一　動力×動力臂=阻力×阻力臂
F1×L1=F2×L2或=
知識點二 杠桿的作用
活動2:認識生活中的杠桿
1.觀看下列圖片。
2.我們在生活中為什么使用撬棒,撬棒在使用時有哪些優點和缺點
3.圖中機械中的杠桿有費力的嗎 如果有,為什么還用呢
4.仔細觀看上面圖片,請你對以上機械中的杠桿進行簡單的分類。
5.在這些簡單機械中,能省力的杠桿的有哪些 能省距離的杠桿的有哪些 既不省力也不省距離的杠桿有哪些
6.生活中的杠桿主要有三種:一是動力臂 阻力臂的杠桿,即L1>L2,F1F2,叫 杠桿;三是動力臂 阻力臂的杠桿,即L1=L2,F1=F2,既不省力也不費力,叫 杠桿。
7.*小明為了尋找“手臂上的杠桿”做了如下實驗,他右手拿著書,先讓手下垂,左手掌貼著右上臂的前部(肱二頭肌),將右下臂慢慢抬起到水平位置,他感覺到右上臂的肱二頭肌越來越緊張。請你結合右圖,利用杠桿原理解釋產生這一現象的主要原因。
【參考答案】
知識點二
2.答:使用撬棒可以省力,一些一個人不能完成的勞動,通過使用撬棒可以自己完成。撬棒使用的優點是省力,缺點是費距離。
3.答:圖中食品夾屬于費力杠桿,使用時費力,但是卻能省距離。
4.答:杠桿可以分為三種。一種是省了力卻費了距離;第二種是費了力卻省了距離;第三種是既不省力也不省距離。
5.答:以上屬于省力杠桿的是A、B、C、E、F、G;屬于費力杠桿的是D;屬于既不省力也不省距離的杠桿的是H。
6.答:大于　省力　小于　費力　等于　等臂
7.答:肌肉作用在肘關節附近,運動距離很小,而它帶動的卻是整個手臂,所以阻力臂大于動力臂。所以手臂是一個費力杠桿。當將右下臂慢慢抬起到水平位置,由于阻力大小不變,阻力臂越來越大,所需動力就越來越大,所以他感覺到右上臂的肱二頭肌越來越緊張。
【合作探究】
任務驅動一 最小力求法
如圖所示,AOB為一機械設備的簡化示意圖,我們可以把它看成杠桿(自重不計),已知AO=2OB,固定O點,使OB處于水平位置,此時B端掛一重為40 N的物體,要使杠桿不發生轉動,至少需在A端施加F= N的力,在圖上畫出此時力F的方向。
【參考答案】
任務驅動一
20
任務驅動二 杠桿作圖
在下圖中畫出F1的力臂和力臂L2對應的力F2。
【參考答案】
任務驅動二
任務驅動三 杠桿模型
在建筑工地上看到過簡易吊車,通過自身的體驗來了解這種簡易吊車直立在地面上的支撐直桿所受的力。用一根細繩和一根塑料直尺,仿照簡易吊車的結構組成如圖的三角支架,繩的一端繞在手指上,桿的一端頂在掌心,在A處掛一重物時,繩對手指以及桿對掌心均有作用力。請根據這兩個力的示意圖判斷這是一種什么杠桿。
【參考答案】
任務驅動三
答:省力杠桿
任務驅動四 利用杠桿平衡條件解決問題
有一支桿秤,量程是2千克,現給你質量為2千克的標準砝碼,一根足夠長的刻度尺。
(1)請你說明如何檢驗此桿秤是否準確。
(2)如果不準確,應重新刻度,寫出簡單的刻度方法(要求精確到50克)。
【參考答案】
任務驅動四
答:(1)①手提提紐把秤砣放在定盤星上,看桿秤是否平衡。②再將2千克的標準砝碼放在秤盤里,調節秤砣位置,看桿秤平衡時,秤砣是否放在2千克的位置上。③最后看秤桿上的刻度是否均勻。若①平衡,②在2千克的位置上,③均勻,則此桿秤是準確的。
(2)①不掛重物時,把秤砣放在秤桿上,記下平衡時位置。②再把2千克的標準砝碼放在秤盤里,移動秤砣,記下平衡位置。③把兩平衡位置間分成40等份,每等份即為50 g。

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