資源簡介 (共30張PPT)第九章 機械和功第一節 杠桿北師·八年級物理下冊第1課時杠桿及其平衡條件預習檢測1. 利用直桿或曲桿，_________________________________的簡單機械叫作杠桿。2. 杠桿繞著轉動的固定點叫做______，使杠桿轉動的力叫作______，阻礙杠桿轉動的力叫作______，支點到動力作用線的距離叫作________，支點到阻力作用線的距離叫作________。在力的作用下繞桿上一支點動力阻力動力臂阻力臂固定點轉動預習檢測3. 杠桿在動力和阻力的作用下______或__________，稱為杠桿平衡。4. 杠桿平衡條件：動力×________=阻力×_________，即F1×____=F2×____。動力臂阻力臂L1L2靜止勻速轉動情境導入這些剪刀在結構上有什么不同？探究新知你認識這些工具嗎？知識點1 杠桿的特點它們在使用時有什么共同特點？都是“硬棒”，且都能在力的作用下繞一個固定點轉動固定點定義：我們把這種利用直桿或曲桿，在力的作用下繞桿上一固定點轉動的簡單機械叫作杠桿。1. 杠桿注意：杠桿不一定是直棒。曲棒或其他形狀的堅實物體，只要能繞一個點轉動，便能稱為杠桿。2. 杠桿的五要素支點O動力 F1阻力 F2動力臂L1阻力臂 L2支點：杠桿繞著轉動的固定點（ O ）動力：使杠桿轉動的力（F1）阻力：阻礙杠桿轉動的力（F2）動力臂: 支點到動力作用線的距離（L1）阻力臂：支點到阻力作用線的距離（L2）動力F1和阻力F2：動力和阻力是相對而言的。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉動的力叫動力，而把阻礙杠桿轉動的力叫阻力。支點O：杠桿的支點一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿中間的某點。力臂L：力臂是支點到力的作用線的距離，不是支點到力的作用點的距離，若力的作用線過支點，則力臂為零。3. 對杠桿五要素的理解練習關于杠桿，下列說法正確的是（ ）杠桿必須是一根直棒杠桿一定有支點當力的作用線通過支點時，力臂最大動力臂就是支點到動力作用點的距離B確定支點；畫出力的作用線，即過力的作用點沿力的方向（或反方向）畫一條直線（用虛線）；過支點作力的作用線的垂線段，標上垂足，支點到垂足的距離就是力臂。4. 力臂的畫法F1F2L1L2·O左圖中每支船槳都是一個杠桿，右圖中的核桃鉗由兩個杠桿組成。請你找出他們的支點，并畫出動力和動力臂、阻力和阻力臂。練習船槳核桃鉗知識點2 杠桿的平衡條件在使用杠桿中，杠桿的平衡狀態是一種非常重要的狀態。杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉動，稱為杠桿平衡。思考杠桿在滿足什么條件時才會平衡？1. 杠桿平衡學生實驗【提出問題】杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關系？【猜想假設】假設一：假設二：F1 · L1=F2 · L2······2. 探究杠桿的平衡條件杠桿、鐵架臺、鉤碼等。【實驗器材】【實驗設計】利用下圖的實驗裝置，通過改變支點兩邊懸掛鉤碼的個數和懸掛位置，探究杠桿平衡時動力、動力臂和阻力、阻力臂之間的關系。【思考】為什么支點要在杠桿的中點？實驗前為什么要調節杠桿兩端平衡螺母？掛鉤碼后，還可以調節平衡螺母嗎？掛鉤碼后，為什么要調節杠桿在水平位置平衡？【實驗步驟】1. 按圖裝配實驗裝置。在掛上鉤碼前調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。2. 如圖甲所示，在杠桿兩側分別掛上不同數量的鉤碼，調節鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡。將動力、動力臂、阻力、阻力臂的大小記錄在表格中。實驗序號 動力F1/N 動力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m123【實驗步驟】3.如圖乙所示，用彈簧測力計代替一組鉤碼，此時動力和阻力作用在支點同側，方向相反，使杠桿在水平位置平衡，并將動力、動力臂、阻力、阻力臂的大小記錄在表格中。4. 重復上面的實驗，并將實驗數據記錄在表格中。實驗序號 動力F1/N 動力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m123【收集證據】實驗序號 動力F1/N 動力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m1 1.0 0.05 0.5 0.102 1.5 0.05 0.5 0.153 1.5 0.10 1.0 0.154 1.0 0.15 1.0 0.155 1.5 0.05 0.5 0.15【分析與論證】根據表中記錄的實驗數據得出的結論是：杠桿每次平衡時，動力與動力臂的乘積都等于阻力與阻力臂的乘積。【結論】杠桿的平衡條件為：動力×動力臂=阻力×阻力臂即 F1 L1 = F2 L2 或練習如圖是小蘭探究“杠桿平衡條件”的實驗裝置和操作圖。關于此實驗，下列說法正確的是（ ）為使圖甲中杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向右調實驗過程中不能再調節平衡螺母圖乙中要使杠桿保持水平平衡，需要在 D點掛5個相同的鉤碼為了保持杠桿在水平位置平衡，在D點 施加拉力的方向由①位置到②位置的過 程中，所需施加的拉力大小不變B3. 杠桿平衡條件的應用F1 L1 = F2 L2①進行簡單的計算：已知其中3個量，就可求出第4個量②杠桿平衡及轉動的判斷：當F1 L1 = F2 L2時，杠桿平衡，靜止或勻速轉動當F1 L1 > F2 L2時，杠桿沿F1的方向加速轉動當F1 L1 < F2 L2時，杠桿沿F2的方向加速轉動練習停車場入口處常用橫桿來控制車輛的進出，如上圖所示，我們可以把該裝置簡化成如下圖所示的杠桿。若橫桿 AB 粗細相同、質量分布均勻，重力 G = 120 N，AB = 2.8 m，AO = 0.3 m，要使橫桿 AB 保持水平平衡，需在 A 端施加豎直向下的力F=______N。440注意利用杠桿的平衡條件公式時，動力和阻力的單位要統一為力的單位“N”，動力臂和阻力臂的單位要統一，但不一定是“m”，其他長度單位統一也可以。1. 如圖是液壓汽車起重機的示意圖，其中吊臂可繞O點轉動。請你分別畫出作用在吊臂上的動力F1的力臂和阻力F2的力臂。如圖所示課堂練習2. 圖中是自行車手閘的示意圖。手閘實質是一個可以繞 O 點轉動的杠桿。當手閘在圖示位置平衡時，手對手閘 A 點的作用力 F=15 N。此時剎車拉線受到的力的大小是多少？解：由圖可知，手對手閘的作用力F為動力，大小為15 N，動力F的力臂L=12cm；剎車拉線對手閘的拉力F拉為阻力，阻力F拉的力臂L拉=3cm。由杠桿平衡條件可知，FL =F拉L拉，則根據力的相互作用，剎車拉線受到的力的大小為 60 N.3. 找出下列各圖中動力和阻力，并畫出杠桿力臂。OF1F2L1L2課堂小結杠桿定義支點O繞固定點轉動的硬棒五要素動力F1阻力F2動力臂L1力臂的畫法平衡條件F1 L1= F2 L2阻力臂L2(共29張PPT)第九章 機械和功第一節 杠桿北師·八年級物理下冊第2課時 杠桿的分類及應用預習檢測1. 省力杠桿的動力臂______阻力臂，____省力，但____距離。2. 費力杠桿的動力臂______阻力臂，______省力，但____距離。3. 等臂杠桿的動力臂______阻力臂，不省力也不不省距離，但可以改變___________。大于能費小于不能省等于力的方向交流導入這些杠桿在正常使用時，哪個省力？哪個費力？費力省力省力分析這些杠桿的五要素，你發現了什么？交流導入F1F2L1L2F1F2L1L2F1F2L1L2你能否根據杠桿的平衡條件，比較簡便地判斷出一個杠桿是省力還是費力？探究新知知識點1 杠桿的分類判斷杠桿的的類型，實際就是比較動力臂和阻力臂的大小。若 L1 > L2，則 F1 < F2若 L1 = L2，則 F1 = F2若 L1 < L2，則 F1 > F2——省力杠桿——等臂杠桿——費力杠桿省力杠桿力臂的大小關系：L1 > L2力的大小關系：F1 < F2力的作用點移動距離的關系：動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離特點：省力費距離應用：撬棒、開瓶器、鋼絲鉗、羊角錘等費力杠桿力臂的大小關系：L1 < L2力的大小關系：F1 > F2力的作用點移動距離的關系：動力作用點移動的距離小于阻力作用點移動的距離特點：費力省距離應用：鑷子、筷子、釣魚竿、劃船等等臂杠桿力臂的大小關系：L1 = L2力的大小關系：F1 = F2力的作用點移動距離的關系：動力作用點移動的距離等于阻力作用點移動的距離特點：既不省力也不省距離應用：天平、定滑輪等（1）根據力臂的大小關系判斷；（2）從使用目的和效果進行判斷：阻力很大時，通常使用省力杠桿；有時阻力不大，使用杠桿是為了省距離，就要使用費力杠桿。既省力又省距離的杠桿是不存在的。歸納小結省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿力臂大小關系力的大小關系特點 省力但費距離 費力但省距離 既不省力也不省距離L1 > L2F1 < F2L1 < L2F1 > F2L1 = L2F1 = F2自制戥子戥子是我國中藥店常用的一種稱量藥材質量的工具，在古代也常用來稱量金、銀等貴重物品。它由秤桿、秤盤和秤砣等組成。試著用一根筷子或細竹棍作秤桿，一個螺母或其他重物作秤砣，一個硬紙盤或紙杯作秤盤，一段細線作提紐，制作一把戥子。利用砝碼或已知質量的物品標出秤桿上的刻度，并觀察刻度是否均勻。點擊圖片播放視頻我國古代的杠桿杠桿在我國古代就有許多巧妙的應用。點擊畫面播放用碓舂米桔槔汲水請你查閱資料或進行實地調查，了解我國古代利用杠桿的更多實例。分析一下這些杠桿的使用給人們帶來了哪些便利，并與同學交流。練習某學校勞動教育課堂上，四位同學用杠桿原理使用勞動工具的場景如圖所示，其中屬于使用費力杠桿的是（ ）AA. 鋤地時舉起鋤頭B. 羊角錘拔釘子C. 園藝剪修剪樹枝D. 鋼絲鉗剪鐵絲知識點2 輪軸輪軸由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。習慣上把大輪叫輪，小輪叫軸。汽車方向盤和閥門旋鈕都是輪軸類機械。輪軸可看作杠桿的變形，本質上是一個可以連續轉動的杠桿。轆轤是典型的輪軸，其結構如圖所示。rORABF2F1轆轤由杠桿的平衡條件可知 F1R = F2r，若動力作用在輪上，阻力作用在軸上，由于R > r，則 F1 < F2，此時輪軸省力但費距離。若動力作用在軸上，阻力作用在輪上，由于R > r，則 F1 > F2，此時輪軸費力但省距離。在實際應用中，為了使用方便或節約材料，常用桿狀物體來代替大輪。練習如圖所示，自行車的腳踏和牙盤構成一個輪軸，而輪軸實質上是利用杠桿原理工作的。經測量，腳踏到軸心的距離 R = 25 cm，帶動鏈條的牙盤半徑 r = 15 cm。若腳踩腳踏所用的力 F = 15 N，則鏈條所產生的拉力為_____N。FR = F拉r25例1 如圖，輕質杠桿處于平衡狀態，將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離，下列判斷正確的是（ ）A. 杠桿仍能平衡B. 杠桿不能平衡，右端下沉C. 杠桿不能平衡，左端下沉D. 無法判斷知識點3 杠桿的綜合應用判斷杠桿的狀態C1. 原來杠桿在水平位置處于平衡狀態，有 GAL左 = GBL右，因為 L左 > L右，所以 GA_______GB。2.當向支點移動相同的距離 Δl 時，兩邊的力臂都減小 Δl，左邊力與力臂的乘積變為FA(l左–Δl) = FAl左 – FAΔl，右邊力與力臂的乘積變為FB(l右 – Δl) = FBl右 – FBΔl。因為FAl左 = FBl右，FAΔl______FBΔl，所以FA(l左–Δl)______FB(l右–Δl)，則杠桿的______端下沉。<<>左思路解析 杠桿平衡的判斷方法杠桿F1端下沉F2端下沉平衡不平衡靜止或勻速轉動F1L1 = F2L2F1L1 ≠ F2L2F1L1 > F2L2F1L1 < F2L2例2 如圖所示，一根質地均勻的木桿可繞 O 點自由轉動，在木桿的右端施加一個始終垂直于木桿的作用力 F，使木桿從 OA 位置勻速轉到 OB 位置的過程中，力 F 的大小將（ ）先變大，后變小先變小，后變大一直是變大的D.一直是變小的判斷動力大小的變化A變大第一階段：OA→OCF1L1 = F2L2即F·OA = G·L2不變不變變大變小第二階段：OC→OBF1L1 = F2L2即F·OB = G·L2不變不變變小思路解析解答此類題的關鍵是明確動力臂和阻力臂的變化。可以選取杠桿轉動過程中的幾個特殊位置，分別作出轉動前、后的動力臂和阻力臂，然后根據杠桿的平衡條件進行比較和判斷。以桿的自重為阻力的杠桿模型較為常見，在桿轉動過程中，重力不變，但其力臂通常是變化的。解題通法1. 根據三類杠桿的結構特點將下表填寫完整。課堂練習結構特點 是否省力 是否省距離 應用舉例L動 > L阻L動 = L阻L動 < L阻省力不省力也不費力費力費距離不省也不費距離省距離撬棒、羊角錘天平鑷子、釣魚竿不同類型杠桿的比較2. 如圖所示為一種健身器械，其中橫梁可視為一個能繞O點轉動的杠桿，在橫梁上的A點連接一個重為800N的配重。已知A點到O點的水平距離為30 cm，人在橫梁上的B點施加豎直向下的拉力，B點到O點的水平距離為60 cm，當配重剛好被拉離地面時，人的拉力至少為多大？若人的質量為50 kg，人要站在地面上用豎直向下的力將配重拉離地面，則人的拉力的作用點到O點的水平距離應滿足什么條件？（g取10N/kg）解：配重剛好被拉離地面時，橫梁對配重的拉力與配重的重力相等，根據力的相互作用可知，此時配重對橫梁上 A點的拉力FA = G配重 = 800 N，根據杠桿的平衡條件可知，FALAO = FBLBO ，則即人的拉力至少為 400 N。人的重力 G = mg = 50 kg×10 N/kg = 500 N，人對橫梁的最大拉力F大 = G = 500 N；根據杠桿的平衡條件可知，由于阻力和阻力臂不變，當人的拉力變大時，力臂應減小，則人的拉力的最小力臂即人的拉力的作用點到O點的水平距離應大于等于 48 cm。課堂小結F1 L1=F2 L21. 杠桿的分類2. 杠桿的應用 展開更多...... 收起↑ 資源列表 力臂的畫法.mp4 杠桿平衡的條件.mp4 第1課時 杠桿及其平衡條件.pptx 戥子.mp4 杠桿的分類.mp4 桔槔.mp4 第2課時 杠桿的分類及應用.pptx 自制戥子.mp4 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫
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