資源簡介

(共32張PPT)
第1節 杠桿
八年級物理下冊 人教版
第十二章——簡單機械
教學目標
一
02
①通過對實例進行分析，結合示意圖建立杠桿的模型，掌握力臂的畫法。②通過觀察實驗現象和分析實驗數據，推理得出杠桿的平衡條件。
科學思維
01
①知道杠桿及杠桿相關的概念。②知道杠桿的平衡條件及其表達式。③能從常見工具和簡單機械中識別出杠桿并能進行分類。
物理觀念
03
經歷探究杠桿平衡條件的過程，學會分析實驗現象、尋找數據間規律，從而歸納出實驗結論的一般方法，提高實驗探究能力和思維能力。
科學探究
04
通過探究杠桿的平衡條件，使學生勇于并樂于參與科學探究，增進交流與合作的意識，加強學生之間的相互協作精神。
科學態度與責任
教學引入
二
各種各樣的機械展現了人類的智慧。有的機械簡單，有的機械復雜。不管機械多么復雜，都可以從中找到構成它們的基本元素——桿、輪、鏈條等。我們將從最簡單的機械入手，了解它們如何使日常生活和工作更簡單更有效。
起重機
自行車
鐘表
機械臂
各式各樣的機械
教學引入
二
你認為阿基米德的愿望能實現嗎？
哲學家、數學家、物理學家——
阿基米德曾說過這樣的豪言壯語：“給我一個立足點和一根足夠長的棒，我可以撬動地球”。
教學引入
二
？
想想議議
蹺蹺板
羊角錘拔釘子
開瓶器
觀察以下圖示中蹺蹺板、羊角錘和開瓶器等機械，這些機械有什么共同特點呢
受到力的作用、能繞某一點轉動、是一根硬棒。
杠桿
三
1.定義：
杠桿
在力的作用下，能繞固定點轉動的硬棒，叫做杠桿。
F2
F1
固定點O
F2
固定點O
F1
F1
固定點O
F2
“硬”的含義是指不考慮發生形變的理想情況，杠桿是一種理想模型。
理想模型是人們分析物理問題的基礎。
兩個關鍵特征
杠桿
三
2.杠桿的五要素：
O
支點：杠桿繞著轉動的點O。
F1
動力：使杠桿轉動的力F1 。
l1
動力臂：從支點到動力作用線的距離l1。
F2
阻力：阻礙杠桿轉動的力F2。
l2
阻力臂：從支點到阻力作用線的距離l2。
“力的作用線” 是指過力的作用點沿力的方向所畫的直線。
杠桿
三
3.力臂的畫法
F1
O
l1
l2
F2
①先確定支點O和動力F1 、阻力F2的方向。
②確定動力和阻力的作用線。
從動力、阻力作用點沿力的方向（或反方向）分別
畫虛線，即為動力、阻力的作用線。
③畫出動力臂和阻力臂。
沿支點做力的作用線的垂線，支點到垂足的距離即
是力臂，并標明力臂的符號“l1”“l2”。
杠桿的平衡條件
四
杠桿平衡
當杠桿在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。
杠桿在滿足什么條件時才會平衡
在杠桿的使用中，杠桿的平衡狀態是一種常見而且重要的狀態。
杠桿的平衡條件
四
！
演示實驗
【實驗探究】杠桿的平衡條件
實驗思路：
杠桿支點兩側所受的動力、阻力，以及動力臂、阻力臂都會影響杠桿的平衡，所以應該找出這四個量之間的關系。
O
F1
l1
l2
F2
①保持右側的阻力F2和阻力臂l2不變，改變左側的動力F1和動力臂l1；
②保持左側的動力F1和動力臂l1不變，改變右側的阻力F2和阻力臂l2。
實驗器材：
帶有刻度的杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺。
實驗表格：
實驗次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1
2
3
杠桿的平衡條件
四
實驗過程：
調節平衡螺母，使杠桿水平平衡。
1.在杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。此時杠桿兩側受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受的重力的大小。
2.把右側鉤碼對杠桿施的力記為動力F1，左側鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時的動力臂l1和阻力臂l1；把記錄F1、F2、l1、l2的數值。
杠桿的平衡條件
四
3.保持阻力F2和阻力臂l2不變，改變動力F1，相應調節動力臂l1的大小，再做幾次實驗，把數值填入表格。
3.保持動力F1和動力臂l1不變，改變阻力F2，相應調節阻力臂l2的大小，再做幾次實驗，把數值填入表格。
杠桿的平衡條件
四
杠桿的平衡條件
四
3
4
4
3
6
4
2
3
實驗次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1
2
3
4
4
2
2
4
2
2
2
2
【視頻欣賞】
實驗數據：
杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂
F1 L1 = F2 L2
杠桿的平衡條件
四
交流與討論：
1.調節平衡螺母，使杠桿水平平衡，這樣做的目的是？
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是便于直接讀出力臂。
2.在實驗過程中，多次測量的目的？
避免偶然性，獲得普遍性的結論。
3.在實驗前和實驗過程中，該如何要調節杠桿在水平位置平衡？
根據“左偏右調，右偏左調”原則，在實驗前要調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡。掛鉤碼后，不能再調節平衡螺母。。
杠桿的平衡條件
四
？
想想議議
在上面的實驗中，我們研究了動力和阻力位于支點兩側的情況。觀察右圖所示的杠桿，它與上面實驗中研究的杠桿有什么不同
F2
F1
l1
l2
杠桿在動力的作用下沿作用點O轉動;
動力F1和阻力F2都在杠桿同一側;
動力臂l1和阻力臂l1都在杠桿上;
杠桿的平衡條件
四
杠桿的平衡條件
動力×動力臂＝阻力×阻力臂
公式表示： F1 L1=F2 L2
變形式:
要使杠桿平衡，需滿足以下條件：
作用在杠桿上兩個力的大小與他們的力臂成反比。
杠桿的平衡條件
四
【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(圖甲)。測量時用一根長度為12m的槽鋼作為杠桿。如圖乙所示，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200N。測得l1為6m名，l2為4cm。若不計鐵籠的質量，請估算大象的質量。g取10N/kg。
解：
由杠桿的平衡條件可得：F1 l1=F2 l2
則大象的重力
G=F2=F1l1/l2=200N×6m×0.04m=3×104N
由G=mg可得大象的質量
m=G/g=3×104N/10N/kg=3×103kg=3t
答：大象的質量為3t。
圖甲
圖乙
生活中的杠桿
五
我們身邊有很多杠桿。例如，稱量物體的天平、撬石頭的撬棒、劃船用的船槳……
仔細觀察這些杠桿，看看它們各自的動力臂和阻力臂有什么關系？
動力臂大于阻力臂的杠桿
動力臂等于阻力臂的杠桿
動力臂小于阻力臂的杠桿
生活中的杠桿
五
省力杠桿
1. 定義： 動力臂大于阻力臂的杠桿。
只要用很少的力，就能撬動很重的石頭。
①省力
②費距離
動力作用點移動的距離比阻力作用點移動的距離大。
O
F1
F2
l1
l2
F1l1＝F2l2
l1＞l2
F1＜F2
2. 特點：
生活中的杠桿
五
3. 生活中的一些省力杠桿
壓水井手桿
指甲刀
扳手
生活中的杠桿
五
費力杠桿
1. 定義： 動力臂小于阻力臂的杠桿。
F1l1＝F2l2
l1＜l2
F1＞F2
O
阻力臂l2
F1
F2
動力臂l1
2. 特點：
人站在遠處能釣起遠處的魚。
①省距離
②費力
人在釣魚時需要更大的力才能將魚釣上岸。
生活中的杠桿
五
3. 生活中的一些費力杠桿
理發剪
鑷子
筷子
船槳
生活中的杠桿
五
等臂杠桿
不省力也不費力，不省距離也不費距離。
1. 定義： 動力臂等于阻力臂的杠桿。
F1l1＝F2l2
l1＝l2
F1＝F2
2. 特點：
F1
F2
l1
l2
O
生活中的杠桿
五
3. 生活中的一些等臂杠桿
共同特點是動力臂l1等于阻力臂l2，所以使用時動力與阻力相等，動力與阻力移動的距離也相等。
托盤天平
定滑輪
蹺蹺板
隨堂練習
六
1. 關于力臂，下面說法中正確的是（　?。?br/>A．從支點到動力作用點的距離叫做動力臂
B．力臂一定在杠桿上
C．從支點到動力作用線的距離叫做動力臂
D．力臂的大小不可能為零
C
隨堂練習
六
2. 如圖所示，在“探究杠桿平衡條件”的實驗中，輕質杠桿上每個小格長度均為2cm，在B點豎直懸掛4個重均為0.5N的鉤碼，當在A點用與水平方向成30°角的動力F拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡。對該杠桿此狀態的判斷，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．杠桿的動力臂為8cm
B．該杠桿為費力杠桿
C．該杠桿的阻力大小為0.5N
D．動力F的大小為1.5N
B
隨堂練習
六
3. 如圖所示，兩個等高的托盤秤甲、乙放在同一水平地面上，質量分布不均勻的木條AB重24N，A、B是木條兩端，O、C是木條上的兩個點，AO＝BO，AC＝OC．A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上，托盤秤甲的示數是6N．現移動托盤秤甲，讓C點放在托盤秤甲上。此時托盤秤乙的示數是（　?。?br/>A．8N
B．12N
C．16N
D．18N
C
隨堂練習
六
4. 如圖所示，質地均勻的圓柱體，在拉力F的作用下，以O點為支點，由實線位置緩慢轉動到虛線位置，整個過程中，拉力F始終作用于A點，且與OA保持垂直（OA為圓柱體橫截面的直徑）。在轉動過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．重力的力臂不變
B．拉力F逐漸變小
C．拉力F逐漸變大
D．由于拉力F的力臂始終保持最長，拉力F始終保持最小值不變
B
課堂小結
七
杠桿的類別與應用
省力杠桿
l1 ＞l2 ，F1＜ F2
費力杠桿
l1 ＜l2 ，F1＞ F2
等臂杠桿
l1 =l2 ， F1= F2
杠桿及其平衡條件
杠桿
在力的作用下，能繞固定點轉動的硬棒，叫做杠桿
支 點(O)
動 力(F1)
阻 力(F2)
動力臂(l1)
阻力臂(l2)
杠桿的五要素
杠桿的平衡條件
F1l1=F2l2
簡單機械
科學世界
八
我國古代的杠桿
桔槔是古代的取水工具。人們在井邊豎一根立木，或就地利用樹杈，架上一根橫木，橫木的一端綁上大石塊，另一端系繩和水桶。不取水時，石頭位置較低；當要取水時，人借助體重向下用力將橫木系水桶的一端往下拉，另一端大右塊的位置則上升。當水桶裝滿水后，就讓另一端的大石塊下降，通過杠桿的作用將水桶提升。因此，使用這種提水工具時可以減輕勞動強度。
在古代，我國人民就善于在生產和生活中利用各種各樣的杠桿。
桔槔
科學世界
八
踏碓是古代的舂米工具、由杵臼演變而來， 也運用了杠桿原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端裝一塊大石頭，用腳連續踩踏木杠的另一端，石頭就連續起落，去掉石白中稻谷的皮。
踏碓
水碓的原動輪是一個大型臥式水輪，輪的軸上裝有一排互相錯開的撥板，用以撥動碓桿，碓桿的一端裝有碓頭，水輪轉動時，就使幾個碓頭相繼舂米。它不僅用于糧食加工，還用于舂碎香料、陶土等。
水碓

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