資源簡介

(共36張PPT)
物理 人教版（2024）
八年級下冊
第十二章　簡單機械
第1節　杠桿
預習清單
1.一根硬棒,在力的作用下能繞著________轉動,這根硬棒就是一個杠桿。杠桿的五要素是________、________、________、________、________。
2.杠桿的平衡條件:________________________________________。
3.生活中的杠桿可分為三類，分別是__________、__________、__________。
固定點
支點
動力
阻力
動力臂
阻力臂
動力×動力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)
省力杠桿
費力杠桿
等臂杠桿
導入新課
無論多么復雜的機械,都是由簡單機械組合而成的。學習簡單機械的知識是理解復雜機械的基礎。本節課我們就來研究最簡單的機械———杠桿。
任務一：杠桿
思考(或實際操作)剪刀、鉗子、指甲刀、瓶蓋起子、食品夾等工具使用時的特點，回答下面的問題。
問題1：每種工具的工作任務是什么？
問題2:人們是怎樣利用這種工具完成任務的
問題3:這些工具的共同點有哪些
任務一：杠桿
總結:
(1)都是硬棒,軟的不行,直的彎的都可以。
(2)工作過程中都有轉動的情形,轉動過程中有一點是固定不動的。
(3)使用時都要受到兩個力的作用,一個能使它轉動,另一個阻礙它轉動。
歸納總結:一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點轉動,這根硬棒就是一個杠桿。
任務一：杠桿
介紹杠桿的五要素。
①支點:杠桿繞著轉動的點O;
②動力:使杠桿轉動的力F1;
③阻力:阻礙杠桿轉動的力F2;
④動力臂:從支點到動力作用線的距離l1;
⑤阻力臂:從支點到阻力作用線的距離l2。
任務一：杠桿
分析杠桿五要素。
①支點:一定在杠桿上,可以在杠桿的一端,也可以在杠桿的其他位置;同一杠桿,使用方法不同,支點的位置也可能會改變。
②動力與阻力：作用點都在杠桿上；分別使杠桿向相反方向轉動，動力和阻力是相對的，一般習慣性的把人對杠桿施加的作用力稱為動力。
③力臂:是指支點到力的作用線的距離,不是支點到作用點的距離;力臂不一定在杠桿上;若力的作用線過支點,則力臂為0。
任務一：杠桿
力臂的畫法。
任務二：杠桿平衡條件的探究
當杠桿在動力和阻力的作用下靜止了,我們就說杠桿平衡了。
思考：
1.怎樣才能使尺子平衡 或者說，要想使尺子平衡需要滿足什么條件
2.杠桿平衡時,五要素可能滿足什么關系
任務二：杠桿平衡條件的探究
問題1:杠桿尺兩側的平衡螺母有什么用
兩側的平衡螺母是用來調節杠桿在水平位置平衡的。
問題2:為了方便測力臂應讓杠桿在哪個位置平衡
水平位置。
問題3:在杠桿兩側懸掛鉤碼后,還能調節平衡螺母使杠桿在水平位置平衡嗎
杠桿兩側懸掛鉤碼后就不能再調節平衡螺母了。
任務二：杠桿平衡條件的探究
進行實驗。
【實驗猜想】杠桿的平衡可能與動力、阻力、動力臂和阻力臂的共同作用有關。
【實驗目的】
1.探究杠桿的平衡條件。
2.利用實驗數據來驗證猜想。
【實驗器材】杠桿尺、鐵架臺、鉤碼等。
任務二：杠桿平衡條件的探究
【實驗設計】通過改變支點兩側懸掛的鉤碼個數和懸掛位置，探究杠桿平衡時動力和動力臂，阻力和阻力臂之間的關系。
任務二：杠桿平衡條件的探究
【實驗步驟】
1.把杠桿安裝在支架上,調節杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡。
2.如圖甲所示,在杠桿支點兩側掛不同個數的鉤碼,把支點右邊的鉤碼對杠桿的作用力當作動力F1,支點左邊的鉤碼對杠桿的作用力當作阻力F2。調節鉤碼的位置,使杠桿在水平位置重新平衡,將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2的實驗數據填入表中。
任務二：杠桿平衡條件的探究
(3)改變阻力和阻力臂的大小，相應調節動力和動力臂的大小，使杠桿在水平位置重新平衡，再做幾次實驗。
任務二：杠桿平衡條件的探究
(4)如圖乙所示，在杠桿的一側掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿達到平衡。
任務二：杠桿平衡條件的探究
5.將實驗過程中動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2的數據記錄在表格中。
任務二：杠桿平衡條件的探究
【分析論證】實驗結果表明，動力臂越長，需要的力越小；動力臂越短，需要的力越大。二者之間是反比關系。
【實驗結論】杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。
任務二：杠桿平衡條件的探究
【交流與評估】
1.杠桿在水平位置靜止的目的是什么
(1)使杠桿的重心在支點,以消除杠桿自身重力對實驗的影響。
(2)便于直接讀出力臂。
2.多次測量獲得多組實驗數據的目的是什么
避免偶然性,獲得普遍性的結論。
任務二：杠桿平衡條件的探究
(3)由下表中的數據可以得出杠桿的平衡條件為“動力+動力臂=阻力+阻力臂”。這個結論正確嗎 為什么
這個結論是錯誤的。錯誤原因:
(1)力和力臂的單位不同,是不同的物理量,數據不能相加減;
(2)只測一組數據,實驗次數太少,具有偶然性,不能得出普遍適用的規律。
任務三：生活中的杠桿
例題 動物園內,一位物理老師利用一個小小的彈簧測力計,就測出了一頭大象的質量。測量時用一根長度為12 m的槽鋼作為杠桿。如圖所示,吊鉤固定于槽鋼的中點O。當槽鋼水平靜止時,彈簧測力計的示數F1 為200 N。測得l1為6 m,l2為4 cm若不計鐵籠的質量,請估算大象的質量。g 取10 N/kg。
任務三：生活中的杠桿
【交流討論】
人的動力為F1,動力臂為l1,阻力為F2,阻力臂為l2。
根據杠桿的平衡條件:F1l1=F2l2
若l1>l2,則F1若l1=l2,則F1=F2,為等臂杠桿;
若l1F2,為費力杠桿。
任務三：生活中的杠桿
1.省力杠桿。
(1)省力杠桿的特點。
動力臂l1大于阻力臂l2,動力小于阻力。使用省力杠桿時,動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離,即費距離。
任務三：生活中的杠桿
(2)生活中的一些省力杠桿。
這類杠桿的共同特點是動力臂l1大于阻力臂l2,所以使用時都是省力杠桿。
任務三：生活中的杠桿
2.費力杠桿。
如圖甲所示,賽艇的船槳也是一種杠桿,如圖乙所示是船槳的杠桿模型。劃船時船槳繞著O 點轉動,所以O 點即為支點;手的作用力F1為動力,作用點為A 點;水對船槳的力F2為阻力;因為動力臂l1小于阻力臂l2,所以船槳是費力杠桿,但劃船時手只要移動較小的距離就能使槳在水中移動較大的距離。
任務三：生活中的杠桿
(1)費力杠桿的特點。
動力臂l1小于阻力臂l2,動力大于阻力。使用時,動力作用點移動的距離小于阻力作用點移動的距離,即省距離。
任務三：生活中的杠桿
(2)費力杠桿的實例分析。
筷子:在使用筷子時,筷子繞著C 點轉動,所以C 點即為支點;物體對筷子的力F2為阻力,作用在A 點;手的作用力F1為動力,其方向與筷子垂直,作用點為B 點;因為動力臂l1小于阻力臂l2,所以是費力杠桿。
任務三：生活中的杠桿
(3)生活中的一些費力杠桿。
這類杠桿的共同特點是動力臂l1小于阻力臂l2,所以使用時都是費力杠桿。
任務三：生活中的杠桿
3.等臂杠桿。
(1)等臂杠桿的特點。
動力臂l1等于阻力臂l2,動力F1等于阻力F2,不費距離不省距離。使用時,動力作用點移動的距離等于阻力作用點移動的距離。
任務三：生活中的杠桿
(2)生活中常見的等臂杠桿。
核心總結
1.杠桿的定義。
2.杠桿的五要素。
3.杠桿的平衡條件:
(1)杠桿的平衡狀態。
(2)杠桿平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂,即F1l1=F2l2。
4.杠桿的分類:
(1)省力杠桿:羊角錘、撬棒、鍘刀、鋼絲鉗等。
(2)費力杠桿:筷子、鑷子、魚竿、船槳等。
(3)等臂杠桿:天平、蹺蹺板等。
課堂評價
1.下列工具中,在使用時屬于費力杠桿的是 ( )
A.開瓶器 B.鋼絲鉗 C.食品夾 D.核桃夾
C
課堂評價
2.如圖所示，杠桿處于平衡狀態且刻度均勻，各鉤碼質量相等，如果在杠桿兩側掛鉤處各增加一個質量相等的鉤碼，杠桿會 ( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.杠桿仍然平衡
D.無法判斷
B
課堂評價
3.如圖一輕質杠桿OA可沿O點轉動，在A點施加一始終與OA垂直向上的力F抬起重物G，當杠桿從OA位置轉動到OA'位置的過程中，力F的大小變化是 ( )
A.始終變大
B.始終變小
C.先變大，后變小
D.先變小，后變大
C
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