6.5探究杠杆的平衡条件(沪粤版)

金字塔埃及金字塔是世界七大奇迹之一。其中法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高146.5米，相当于40层楼高，由230万块重约2.5吨的大石块叠成，最大的一块重约16吨，全部工程历时30余年。古埃及人用什么工具创造了这一奇迹？人们生产、生活中用到了下列的工具今天我们用塔吊建成现代化城市！这些工具具有什么共同特征呢？注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即杠杆可以是各种各样的形状.定义：物理学中,把能绕某一固定点转动的硬棒,叫做杠杆。蹊跷板及上面列举的生产工具都是杠杆。1、受力的作用；2、绕固定点转动；3、比较坚硬。共同特征一、认识杠杆F2阻力L1动力臂L2阻力臂动力作用线阻力作用线O支点杠杆绕着转动的固定点使杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力支点到动力作用线的距离支点到阻力作用线的距离F1动力认识杠杆的五要素:一“点”——支点O（一定在杠杆上）动力F1二“力”——相对的阻力F2动力臂L1二“臂”——阻力臂L2杠杆五要素注意：杠杆的力臂不一定在杠杆上。画杠杆力臂的方法①找点（确定支点）；②画线（画力的作用线，一般画为虚线）；③作垂线段（从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上，一般画为虚线）；④标力臂（标垂足---直角符号、标力臂---支点到垂足的距离）。例题1：画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂F1F2L1L2O例题2：画出它们的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂F1F2L1L2OOF2F1L1L2oF1F2L2L1oF1F2L2.L1l1F1l2F2Ｏ杠杆的平衡当杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。二、探究蹊跷板中的道理怎样才能使这些工具平衡呢？让我们从跷跷板开始进行探究。跷跷板的简化装置：为了便于探究跷跷板怎样才能平衡，可以对它进行简化。用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代替人。活动1：探究杠杆的平衡条件F1F2oL1L2作出杠杆的五要素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：F1+L1=F2+L2假设二：F1–L1=F2–L2假设三：F1/L1=F2/L2假设四：F1·L1=F2·L2AB3制定计划与设计实验杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台器材:测量的物理量:力的大小力臂的长度（2）A、B两图中的杠杆处于静止状态，实验时采用哪幅图？为什么？讨论：实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读出或量出力臂的大小。（1）杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用?调节杠杆自身的平衡.实验步骤：1.调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。2.在杠杆的左侧一个位置挂上适量的钩码，记录此位置，同时在右侧挂上适量的钩码，移动此钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，记录此位置。3.改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三组数据。1、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。2、挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过移动钩码的位置使杠杆平衡。3、读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。实验注意事项4进行实验与收集数据请同学们开始做实验实验次数F1/NL1/mF2/NL2/m12320.1530.1050.08100.04100.0550.10实验数据记录动力χ动力臂＝阻力χ阻力臂Ｆ１＝Ｌ１5分析论证、得出结论F1·L1=F2·L2或杠杆的平衡条件：Ｌ２Ｆ２总之,杠杆的平衡条件是F1·L1=F2·L2交流与合作你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?如何用弹簧测力计将下面杠杆调平？F3F2F4F1哪个方向用力时更省力？例题1：如上图中的大人重750N，小女孩重250N，当大人坐在与跷跷板的转轴距离0.5m处，小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？已知：F2=750N，L2=0.5m，F1=250N求：L1=？解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，得L1=F2L2/F1=750NX0.5m÷250N=1.5m答：小女孩应该坐在离转轴1.5m处。AOBCF2F1已知：L2=A0=0.1mL1=0C=0.7mF2=G=1400NNNmmFllF20014007.01.02121解：由杠杆平衡条件：F1L1=F2L2可得：答：需要在B端竖直向下用200N的力才能撬起石头。求：F1=?例题2：如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B端，其中AO＝0.1m，AB＝1m，OC＝0.7m，要撬起重为1400N的石头，需要在B端竖直向下用多少N的力才能撬起石头？你能说出“小小秤砣压千斤”的道理吗?你知道拧松生锈的螺帽要用一段水管套在板手柄上的道理吗?理发剪刀和铁匠用的剪刀有何区别?三、杠杆的作用阿基米德是古希腊伟大的科学家，他有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球。”阿基米德说这句话的理论根据是什么？交流与合作根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2①当L1L2时，F1F2(动力阻力)②当L1L2时，F1F2(动力阻力)③当L1=L2时，F1=F2(动力=阻力)杠杆类型杠杆特点省力杠杆L1L2F1F2如：撬棒起子铡刀抽水机费力杠杆L1L2F1F2如：脚踏板镊子等臂杠杆L1=L2F1=F2如：天平做出P27页图6-42中各器具的力臂，并根据力臂的关系判断为何种杠杆。活动2：认识生活中的杠杆省力杠杆：它们有何共同特点？（动力臂〉阻力臂）费力杠杆它们有何共同特点？（动力臂〈阻力臂）F2F1动力臂l1O动力臂=阻力臂等臂杠杆天平是等臂杠杆的典型应用请对下列器具应用的杠杆进行分类：等臂杠杆费力杠杆费力杠杆省力杠杆费力杠杆省力杠杆费力杠杆省力杠杆费力杠杆省力杠杆费力杠杆杠杆类型杠杆的优点杠杆的缺点省力杠杆费力杠杆等臂杠杆思考：什么情况下，人们会选用费力杠杆？使用费力杠杆有什么好处？当阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离，很方便。省力费距离省距离费力既不省力也不省距离生物体内的杠杆生活·物理·社会画出图中作用在A点最小的力的方向。FAB①使用杠杆时，要使动力最小，必须动力臂最长。思维拓展杠杆“最小力”的作法②最长力臂的确定：A.把支点和力的作用点相连作为最长力臂；B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂；C.对于长方体来说，对角线为最长力臂。3.各式各样的剪刀都是一对杠杆．要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适?()A．B．C．D．√3:1B1.判断：动力和阻力可以人为规定。（）2.把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时,两力臂长之比是＿＿＿＿课堂练习4.要使右图杠杆保持平衡,最省力的方向是()ABCDoA5.右图为人的上肢图解，此时手托着质量为1千克的物体,则肱二头肌收缩时所承受的力为（）A.小于9.8牛顿B.大于9.8牛顿C.等于9.8牛顿D.等于1千克Ｂ6．在“研究杠杆平衡条件”实验中（1）实验前出现图甲所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的螺母向调（填“左”或“右”）（2）实验过程中出现图乙所示情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将右边的钩码向（填“左”或“右”）移动格（3）图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码，这时杠杆将（填“保持水平”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）7.如图是铁道检修工用的道钉撬，有关尺寸见图。若在A点竖直向下作用200牛的力，道钉撬对道钉会产生多大的力？如果还不能将道钉撬出，在保持手的作用力大小和作用点不变的情况下，采用什么方法可增大道钉撬对道钉的作用力？OAF1F21.2米200牛6厘米