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1、第一节第一节 科学探究科学探究 杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件复复杂杂机机械械都都是是由由简简单单机机械械如如滑滑轮轮、轮轮轴轴、杠杠杆杆等等组组成成的的缝纫机抽油机铣床阿基米德：（约公元前阿基米德：（约公元前287年年公元前公元前212年），古希腊物年），古希腊物理学家、数学家、哲学家。理学家、数学家、哲学家。被称为被称为“力学之父力学之父”。他曾经有过这样的豪言壮语：“给我一个给我一个支点和一根足够长的支点和一根足够长的杠杆，我就能撬动地杠杆，我就能撬动地球。球。”请问：他怎么会有这么大的力量把地球给撬起来呢？最简单机械最简单机械杠杆杠杆剪刀是比较常用的工具，它是剪刀是比较常用的工具，它是根
2、据根据杠杆原理杠杆原理制造的制造的船桨船桨跷跷板跷跷板活塞式抽水机活塞式抽水机撬棒撬棒生活中常见的杠杆生活中常见的杠杆它它们们都都有有什什么么共共同同特特点点?撬棒在撬石头的过程中撬棒在撬石头的过程中是怎样运动的？是怎样运动的？什么是动力，什么是阻力什么是动力，什么是阻力杠杆：杠杆：在力的作用下能够绕固定点转动在力的作用下能够绕固定点转动 的硬棒的硬棒 想一想，生活当中，还想一想，生活当中，还有哪些是杠杆？有哪些是杠杆？如：钓鱼竿、瓶盖起子、如：钓鱼竿、瓶盖起子、铡刀、独轮车等。铡刀、独轮车等。支支 点点(o)：杠杆绕着转动的点杠杆绕着转动的点动动 力力(F F1 1)：促使杠杆转动的力促使杠
3、杆转动的力阻阻 力力(F F2 2)：阻碍杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力动力臂动力臂(L L1 1)：从支点到从支点到动力动力作用线作用线的的垂直垂直距离距离阻力臂阻力臂(L L2 2)：从支点到从支点到阻力作用线阻力作用线的的垂直垂直距离距离(力的力的力的力的作用线作用线作用线作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线：过力的作用点，沿力的方向的直线：过力的作用点，沿力的方向的直线：过力的作用点，沿力的方向的直线)杠杆的杠杆的“五要素五要素”oF F1 1F F2 2L1L2动力臂动力臂动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂阻力臂阻力臂L L2 2o支点支点支点支点杠杆杠杆“五要素五要素”示意图示意
4、图动动力力F1阻阻力力F2力力的的作作用用线线力力的的作作用用线线画画力臂力臂的的方法方法是：是：（1 1）先找支点先找支点O；（2 2）过力的作用点沿力的方向画过力的作用点沿力的方向画出力的作用线出力的作用线（3 3）过支点过支点0做力的作用线的垂做力的作用线的垂线，即为力臂。线，即为力臂。oF F1 1F F2 2L2L1oF F1 1F F2 2L1L2支点支点动力动力动力臂动力臂阻力阻力阻力臂阻力臂杠杆绕着转动的固定点，用杠杆绕着转动的固定点，用OO表示。表示。使使杠杆转动的力，用杠杆转动的力，用F F1 1表示。表示。从支点到动力作用线的距离，用从支点到动力作用线的距离，用L L1
5、1表示。表示。阻碍杠杆转动的力，用阻碍杠杆转动的力，用F F2 2表示。表示。从支点到阻力作用线的距离，用从支点到阻力作用线的距离，用L L2 2表示。表示。这些概念很重要这些概念很重要提问：什么是力臂？2 杠杆是否都是直的？回答：力臂是支点到力的作用线的 垂直距离。思考讨论：1 力臂是一定在杠杆上吗？3 若一力作用在杠杆上，作用点不变，但 作用方向改变，力臂是否改变？答：不是答：杠杆可以是直的，也可以是弯的答：要改变想一想?二 杠杆的平衡2 用橡皮、小刀、直尺、硬币等物怎样组成杠杆，并使其平衡？提问：什么是杠杆的平衡？探究实验：1 用你手中的杆秤怎样称质量不等的物体呢?归纳结论：当杠杆在动力
6、和阻力的作用下静止时，或作缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。实验探究：杠杆的平衡条件1 提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？2 猜想与假设：假设一：假设二：假设三：假设四：F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F1 L1=F2 L2提问：你还有其他的 假设吗？回答：回答：有有F12+L12=F22+L22F13+L13=F23+L23 等等3、3、思考与讨论 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能 起什么作用?为什么要求杠杆静止时，在 水平位置呢?归纳结论作用是调节杠杆自身的平衡作用是调节杠杆自身的平衡因为这样力臂的数值在杠杆因为这样力臂的
7、数值在杠杆 上就能直接读出或量出。上就能直接读出或量出。进行实验与收集证据实验次数 F1/NL1/mF2/NL2/m12F1=2N，L1=15cm，F2=3N，L2=10cm或 F1=5N，L1=8cm，F2=10N，L2=4cm数据请同学们开始做实验提问:你的实验结论与你的假设 一致吗?你的结论是什么?总之,杠杆的平衡条件是F F1 1 L L1 1=F=F2 2 L L2 2反馈练习：反馈练习：1、从杠杆概念可看出，杠杆是、从杠杆概念可看出，杠杆是“硬硬棒棒”，即杠杆使用时不应发生，即杠杆使用时不应发生_，因此绳子，因此绳子_（填（填“不不”或或“也也”）可以作为杠杆使用。）可以作为杠杆使
8、用。2在下图中画出杠杆五要素示在下图中画出杠杆五要素示意图（作业意图（作业3、4题）题）L1L2GF1F23、轻杆、轻杆A端挂重物，端挂重物，OA在绳子拉力作用在绳子拉力作用下保持平衡，画出绳对下保持平衡，画出绳对A点的拉力及力臂点的拉力及力臂GF1L1L24、图为用螺丝刀撬图钉的示意、图为用螺丝刀撬图钉的示意图，在图中画出动力图，在图中画出动力F1的力臂的力臂L1和阻力和阻力F2的示意图的示意图F2F2L1L25、如下图所示，杠杆、如下图所示，杠杆OA在力在力F1、F2的的作用下处于静止状态，作用下处于静止状态，L2是力是力F2的力臂的力臂在图中画出力在图中画出力F1的力臂的力臂L1和力和力
9、F26、如下图甲所示的钢丝钳，其中、如下图甲所示的钢丝钳，其中A为为剪钢丝处，剪钢丝处，B为手的用力点，为手的用力点，O为转动为转动轴，图乙为单侧钳柄及相连部分示意轴，图乙为单侧钳柄及相连部分示意图，请在图乙中画出剪钢丝时的动力图，请在图乙中画出剪钢丝时的动力F1、阻力、阻力F2、动力、动力L1、阻力臂、阻力臂L2。7、如图、如图,工人师傅用吊车搬运集装箱。工人师傅用吊车搬运集装箱。集装箱重集装箱重G=2104N，支撑杆对吊车臂，支撑杆对吊车臂的支持力为的支持力为F。在图中画出集装箱所受。在图中画出集装箱所受重力的示意图和支持力重力的示意图和支持力F对转动点对转动点O的的力臂力臂L。8、如下图示，铡刀工作时的动力、如下图示，铡刀工作时的动力F1，O为支点。请在图上补全五要素。为支点。请在图上补全五要素。9、用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，、用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，O为支点，为支点，F1是手对鱼竿的作用力，是手对鱼竿的作用力，请画出：（请画出：（1）鱼线对钓鱼竿拉力）鱼线对钓鱼竿拉力F2的的示意图；（示意图；（2）F1的力臂。的力臂。10、在下图中画出动力、在下图中画出动力F1的力臂的力臂L1