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1、第十二章 简单机械第1节 杠 杆第一课时 杠杆及平衡条件体验杠杆活动1:利用羊角锤、螺丝刀、小木块等物体将钉在木板上的钉子起下。有几种方法?活动2:用橡皮、双刃刀片、直尺制作跷跷板,并使其在水平位置静止。(1)在直尺的每一端各放一个草莓。直尺发生转动吗?(2)分别在直尺两端放一个和两个草莓,直尺如何转动?如何调节可使其水平方向是静止的?【参考答案】活动1:利用羊角锤或螺丝刀直接将钉子起下,将小木块垫在螺丝刀下,将钉子撬起来等。活动2:(1)不转动 (2)向两个草莓的一端转动 两种方法:①可以移动草莓的位置,使直尺在水平位置静止 ②移动直尺与双刃刀片的接触点,使其平衡。1.杠杆:(1)
2、定义:在的作用下能绕转动的硬棒。(2)杠杆的五要素:①支点:杠杆可以的点。②动力:使杠杆的力。③阻力:杠杆转动的力。④动力臂:从到的距离。⑤阻力臂:从到的距离。2.杠杆的平衡条件:(1)平衡状态:杠杆在动力和阻力的作用下保持____________状态。(2)内容:。(3)公式:。【参考答案】1.(1)力 固定点 (2)①绕其转动 ②转动 ③阻碍 ④支点 动力作用线 ⑤支点 阻力作用线2.(1)静止或绕支点匀速转动 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)F1l1=F2l2探究1杠杆结合“体验”,思考以下问题1.“活动1”中的羊角锤、螺丝刀在工作时有什么共同特征?这些物体被称为。提示:
3、羊角锤、螺丝刀在将钉子拔起时,绕着一个固定点转动,把这种在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫作杠杆。参考答案:工作时都可以绕着一个固定点转动 杠杆2.结合用撬棒撬石头的图片,根据杠杆定义,在图中标出杠杆的五要素。提示:杠杆可以绕着转动的点是支点,用字母O表示,动力F1使杠杆绕着固定点O转动,阻力F2阻碍杠杆转动,动力臂指从支点到动力F1作用线的距离l1,阻力臂指从支点到阻力F2作用线的距离l2。参考答案:如图所示3.若一力作用点不变,作用方向改变,力臂大小是否改变?提示:力臂是支点到力的作用点的垂直距离,若力的方向改变,则支点到力的作用线的距离改变,则力臂改变。参考答案:改变【微点拨】(
4、1)杠杆一定是硬棒,但可以是直的,也可以是弯的。(2)支点固定不动且一定在杠杆上。(3)力臂是支点到力的作用线的垂直线段,不是支点到力的作用点的连线。且力臂不一定在杠杆上。【知识拓展】动力和阻力及方向的判断抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的。为了达到目的而施加的这个力即为动力,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下
5、正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。如图中的F1,假定使杠杆绕O点正转,作用在A点的阻力,应使杠杆绕O点反转,即F2。探究2杠杆的平衡条件结合“体验”中的“活动2”,思考以下问题:1.杠杆平衡状态:根据力的平衡状态,杠杆在动力和阻力作用下时,杠杆处于平衡。参考答案:静止2.猜想与假设:杠杆在满足什么条件时才会平衡?提示:在猜想时,可以根据“活动2”提出合理的猜想,不能做一些胡乱的没有任何意义的猜想。参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂或动力+动力臂=阻力+阻力臂等3.实验设计:如图所示(1)调节杠杆两端的,使杠杆在________
6、_位置平衡。(2)在杠杆两侧分别挂上数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在位置平衡。杠杆两侧受到的作用力大小等于,力臂是到的距离。(3)多次改变力和力臂的大小,使杠杆平衡。提示:(1)杠杆两端平衡螺母的作用是为了调节杠杆在水平位置平衡,调平衡的方法与调天平横梁平衡的方法相同。使杠杆在水平位置平衡,这样测量时动力和阻力的大小等于钩码的重力,力臂所在的直线与杠杆重合,则力臂的大小是杠杆上挂钩码的位置到支点之间的距离,则可从杠杆上直接读出力臂的大小。(2)如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码,测得的数值具有特殊性,挂上数量不同的钩码,多次测量,使实验结果具有普遍性。参考答案:(1)平衡螺母 水平
7、 (2)不同 水平 钩码的重力 支点O 拉力F1、F2的作用线4.实验数据及分析:实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m110.050.50.10210.10.50.2320.110.2430.20.51.2分析数据可知,杠杆的平衡条件是。提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析,力臂越长,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,二者之间可能是反比关系,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发
