八年级物理 9.1 科学探究：杠杆的平衡条件学案 沪科版

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1、第一节科学探究：杠杆的平衡条件一、课前知识准备1．二力平衡的条件是。2．大人和小孩玩翘翘板时，谁离翘翘板中间近一点？答案：1.等大、反向、共线、同体2.大人二、名师解读点拨知识点1：认识杠杆【观察】生活中的杠杆：开瓶器、扳手、剪刀、天平等。这些杠杆有什么共同的特征？【归纳】在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫。答案：杠杆杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母O标出.动力：使杠杆转动的力，用字母F1标出.阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2标出.【注意】动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们

2、的方向不一定相反.动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母l1标出.阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母l2标出.【明确】画力臂时，首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，标出垂直符号，并用大括号标明哪个线段是力臂，写上字母l1或l2。力臂常用虚线画出.【练一练】找出下列各图中的杠杆，并画出杠杆的示意图。知识点2：杠杆的平衡条件【观察】杠杆平衡状态和非平衡状态【点拨】当杠杆在动力和阻力的作用下时，杠杆就平衡了。答案：静止【想一想】杠杆平

3、衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？【猜一猜】猜想1：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂；猜想2：动力－动力臂＝阻力－阻力臂；猜想3：；猜想4：动力×动力臂＝阻力×阻力臂【实验探究】实验装置如课本图9-3，改变钩码数目，移动其悬挂的位置，使杠杆平衡，将数据填入下表。实验序号动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂L2/m【分析归纳】杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1=F2L2。【想一想】在研究“杠杆的平衡条件”实验中，有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力＋动力臂＝阻力＋阻力

4、臂”．他们经过实验，获得了下述数据：动力动力臂阻力阻力臂4554于是，他们认为自己的猜想得到了验证．你认为他们的实验过程存在什么问题？【点拨】实验不能只凭一组数据得到结论，必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论，单位不同的两个物理量不能直接相加。【想一想】【点拨】知识点3：杠杆的分类【观察】天平、理发剪刀、开瓶器、镊子、钢丝钳、扳手、手推独轮车、钓鱼竿。【做一做】将以上杠杆进行分类，并说出分类方法。【比较】省力杠杆l1>L2省力费距离如钢丝钳、开瓶器、扳手等费力杠杆l1

5、剪刀等等臂杠杆l1=L2不省不费力不省不费距离如天平等【辨析】为什么要使用“费力杠杆”？【点拨】(1)如图所示，撬棒是一省力杠杆．用较小的动力可以撬起较重的石块，这是省力杠杆的优点，但要使石块上升较小的高度h，手施力时要下降较大距离s,即费距离，这是省力杠杆的缺点。（2）理发用的剪刀是费力杠杆，头发对剪刀的力不大，但施加的动力要比它大，如图所示，这种杠杆的优点在于：剪刀尖移动较大的距离时，手带动剪刀移动的距离都不大，换句话说，这种费力杠杆省距离．理发用剪刀、裁衣剪刀都是利用了费力杠杆的这一优点而制作的．【想一

6、想】怎样将省力杠杆用得最“省力”？【点拨】怎样将省力杠杆用得最“省力”，就是说用最小的力，可以获得最大的收益，那么我们就要研究杠杆上在哪一处施加什么样的力是最小的力了．如图所示，杠杆撬石块时，力施加在杠杆OB段上任一点均可．我们不难看出：当力的方向相同时或平行时，施加在杠杆最末端B点上的力的力臂将大于施加在M、N点的力的力臂，而当杠杆平衡时，力和力臂成反比，所以，B点应是施最小的力的作用点．找到最小的力的作用点，我们再来看力的方向，如图所示，作用在B点的三个动力F11、F12、F13，方向各不相同，其中F12

7、的方向与杠杆垂直．我们分别画出它们三者的力臂是：l11、l12、l13，可以看出，l12就是杠杆OB段的长度，而OB段与l11是一个直角三角形的斜边和直角边，OB段与l13是另一个直角三角形的斜边和直角边，因此OB的长度一定大于l11和l13的长度，那F12应是三个力中力臂最长的，也应是大小最小的力．由此我们可以得出：省力杠杆中最小的力应是作用在杠杆端点的垂直于杠杆的力．我们知道了这一点，就可以在使用省力杠杆时，找对位置和施力的方向，用最小的力，达到最终目的．【投影】我国古代的杠杆古代的天平、捣谷的舂、汲水的

8、桔槔。【点拨】三、拓展整合创新类型之一：杠杆的应用【例1】（05年泰州市）人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动.如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力.由图可以看出，这是一个（）A．费力、省距离的杠杆B．省力、费距离的杠杆C．既费力，也费距离的杠杆D．既省力，也省距离的杠杆解析：人前臂的动作最容易看作杠杆，它的支点在肘关节