杠杆探究导学课型

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【自学卡片】【自学卡片】1.1.杠杆杠杆: :在力的作用下能绕着在力的作用下能绕着_转动的转动的_。参考答案：参考答案：固定点硬棒固定点硬棒2.2.杠杆的五要素杠杆的五要素: :(1)(1)支点支点: :杠杆可以绕其杠杆可以绕其_的点的点O O。(2)(2)动力动力: :使杠杆使杠杆_的力的力F F1 1。(3)(3)阻力阻力:_:_杠杆转动的力杠杆转动的力F F2 2。(4)(4)动力臂动力臂:_:_的距离的距离l1 1。(5)(5)阻力臂阻力臂:_:_的距离的距离l2 2。参考答案：参考答案：(1)(1)转动转动(2)(2)转动转动(3)(3

2、)阻碍阻碍(4)(4)从支点到动力作用线从支点到动力作用线(5)(5)从支点到阻力作用线从支点到阻力作用线3.3.杠杆的平衡杠杆的平衡: :杠杆在动力和阻力作用下保持杠杆在动力和阻力作用下保持_。4.4.杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件:_:_。参考答案：参考答案：3.3.静止或匀速转动静止或匀速转动4.F4.F1 1l1 1=F=F2 2l2 2【想一想】【想一想】用扫帚扫地时用扫帚扫地时, ,扫帚是不是杠杆扫帚是不是杠杆? ?参考答案：参考答案：是是 【做一做】【做一做】利用小木块和螺丝刀将钉子撬起来。利用小木块和螺丝刀将钉子撬起来。参考答案：参考答案：将小木块垫在螺丝刀下将小木块垫在螺丝刀下

3、, ,将钉子撬起来。将钉子撬起来。探究探究1 1 杠杆杠杆【做一做】【做一做】结合以下实例回答下列问题结合以下实例回答下列问题, ,并尝试着做一做。并尝试着做一做。1.1.撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时有什么共同特征撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时有什么共同特征? ?(1)_(1)_(2)_(2)_(3)_(3)_撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时我们称为撬棒、羊角锤、跷跷板在工作时我们称为_提示提示: :撬棒、羊角锤、跷跷板在使用时撬棒、羊角锤、跷跷板在使用时, ,都受到了力的作用都受到了力的作用, ,在这个力在这个力的作用下绕着一个固定点转动的作用下绕着一个固定点转动, ,这些简单机械我们称为杠杆。这

4、些简单机械我们称为杠杆。参考答案参考答案: :(1)(1)都受到了动力和阻力的作用都受到了动力和阻力的作用(2)(2)都有一个固定点都有一个固定点(3)(3)都可以绕着固定点转动杠杆都可以绕着固定点转动杠杆2.2.什么是力臂什么是力臂? ?如何画力臂如何画力臂? ?参考答案参考答案: :力臂是支点到力的作用线的距离。画力臂时力臂是支点到力的作用线的距离。画力臂时, ,从支点从支点O O向力向力的作用线作垂线段的作用线作垂线段, ,用大括号把力臂标注出来用大括号把力臂标注出来, ,并标注力臂符号并标注力臂符号l。【交流与讨论】【交流与讨论】(1)(1)杠杆一定是直的吗杠杆一定是直的吗? ?(2)

5、(2)杠杆一定是硬棒吗杠杆一定是硬棒吗? ?(3)(3)支点一定固定不动吗支点一定固定不动吗? ?提示提示: :分析撬棒、羊角锤、跷跷板分析撬棒、羊角锤、跷跷板, ,撬棒和跷跷板是直的撬棒和跷跷板是直的, ,羊角锤不是羊角锤不是直的直的, ,但是它们的形状都不易改变但是它们的形状都不易改变, ,即是硬棒即是硬棒, ,故杠杆一定是硬棒故杠杆一定是硬棒, ,但不但不一定是直的。撬棒、羊角锤、跷跷板在绕着某一点转动时一定是直的。撬棒、羊角锤、跷跷板在绕着某一点转动时, ,支点都是支点都是固定不动的。固定不动的。参考答案参考答案: :(1)(1)不一定不一定(2)(2)一定一定(3)(3)一定一定【画

6、一画】【画一画】如图如图, ,用力把钉子撬起来用力把钉子撬起来, ,请画出螺丝刀的支点请画出螺丝刀的支点O O、阻力、阻力F F2 2、动力臂、动力臂l1 1、阻力臂阻力臂l2 2。参考答案：参考答案：探究探究2 2 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件1.1.提出问题提出问题: :杠杆是否杠杆是否平衡与哪些因素有关平衡与哪些因素有关? ?在什么情况下杠杆处于平在什么情况下杠杆处于平衡状态衡状态? ?2.2.猜想与假设猜想与假设: : 参考答案：参考答案：动力、动力臂、阻力、阻力臂动力、动力臂、阻力、阻力臂, ,动力动力动力臂动力臂= =阻力阻力阻力阻力臂臂3.3.实验设计实验设计( (如图所

7、示如图所示):):(1)(1)调节杠杆两端的调节杠杆两端的_,_,使杠杆在使杠杆在_位置平衡。位置平衡。(2)(2)在杠杆两侧分别挂上在杠杆两侧分别挂上_数量的钩码数量的钩码, ,移动钩码的位置移动钩码的位置, ,使使杠杆重新在杠杆重新在_位置平衡。杠杆两侧受到的作用力等于位置平衡。杠杆两侧受到的作用力等于_。(3)(3)多次改变动力和动力臂多次改变动力和动力臂, ,相应地调节阻力和阻力臂相应地调节阻力和阻力臂, ,使杠杆平衡。使杠杆平衡。提示提示: :(1)(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

8、平衡的方法相同。使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力臂所在的直线与杠杆重合杆重合, ,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, ,则可则可从杠杆上直接读出力臂的大小。从杠杆上直接读出力臂的大小。(2)(2)如果杠杆两侧挂上数量相同的钩码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测得的数值具有特殊性, ,挂上挂上数量不同的钩码数量不同的钩码, ,多次测量多次测量, ,使实

9、验结果具有普遍性。使实验结果具有普遍性。参考答案参考答案: :(1)(1)平衡螺母水平平衡螺母水平(2)(2)不同水平钩码的重力不同水平钩码的重力4.4.实验数据实验数据: :分析数据可知分析数据可知, ,杠杆的平衡条件是杠杆的平衡条件是_。实验实验次数次数动力动力F F1 1/N/N动力臂动力臂l1 1/m/m阻力阻力F F2 2/N/N阻力臂阻力臂l2 2/m/m1 11 10.050.050.50.50.100.102 21 10.10.10.50.50.20.23 32 20.10.11 10.20.24 43 30.20.20.50.51.21.2提示提示: :对每一次实验表格中的动

10、力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析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, ,力臂越长力臂越长, ,需要的力越小需要的力越小, ,力臂越短力臂越短, ,需要的力越大需要的力越大, ,二者之间可能是反二者之间可能是反比关系比关系, ,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系, ,发现发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。故可知杠杆平衡的动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。故可知杠杆平衡的条件。条件。参考答案参考答案: :动力动力动力臂动力臂= =阻力阻力阻力臂或阻力臂或F F1 1l1 1=F=F2 2l2

11、2【交流与讨论】【交流与讨论】(1)(1)实验前实验前, ,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡? ?(2)(2)为什么使杠杆在水平位置平衡为什么使杠杆在水平位置平衡? ?(3)(3)实验中实验中, ,为什么收集多组实验数据为什么收集多组实验数据? ?参考答案：参考答案：(1)(1)按照按照“左偏左偏( (沉沉) )右调右调, ,右偏右偏( (沉沉) )左调左调”的原则。若杠杆的原则。若杠杆左端下沉左端下沉, ,则将平衡螺母向右调则将平衡螺母向右调; ;若杠杆右端下沉若杠杆右端下沉, ,则将平衡螺母向左则将平衡螺母向左调。调。(2)(2)若杠杆在水平位置平衡

12、若杠杆在水平位置平衡, ,则力臂的大小可以直接从杠杆上读出则力臂的大小可以直接从杠杆上读出, ,且且杠杆自身重力对平衡的影响可以忽略。杠杆自身重力对平衡的影响可以忽略。(3)(3)通过对比多组实验数据得出结论通过对比多组实验数据得出结论, ,使实验结论更具有普遍性。使实验结论更具有普遍性。【记一记】【记一记】(1)(1)杠杆匀速转动时杠杆匀速转动时, ,也认为杠杆处于平衡状态。也认为杠杆处于平衡状态。(2)(2)判断杠杆是否平衡判断杠杆是否平衡, ,关键是比较力与力臂乘积的大小关键是比较力与力臂乘积的大小, ,而不是比较而不是比较动力和阻力的大小关系。动力和阻力的大小关系。【知识拓展】【知识拓

13、展】1.1.动力和阻力及方向的判断动力和阻力及方向的判断: :抓住抓住“转动转动”的特点来判断动力、阻力的方向的特点来判断动力、阻力的方向(1)(1)动力和阻力的判断动力和阻力的判断: :明确使用杠杆的目的明确使用杠杆的目的, ,则为了达到目的而施加则为了达到目的而施加的这个力即为动力的这个力即为动力, ,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图而阻碍达到目的的力即为阻力。如图, ,用钳子夹物用钳子夹物体体, ,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住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则施加在钳子柄上的力即为动力力即为动力, ,而东西为了不被夹住而东西为了不被夹住, ,要产生

14、一个反抗的力要产生一个反抗的力, ,即物体施加即物体施加给钳口向外的力即为阻力。给钳口向外的力即为阻力。(2)(2)动力和阻力方向的判断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只在动力作用下杠杆的转动认定为正转, ,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆动力作用下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反转, ,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。2.2.猜想和假设的关键猜想和假设的关键: :猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上, ,应用科学原理应

15、用科学原理, ,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果围绕探究的问题设想出的可能出现的结果. .猜想既有科学性又有推测猜想既有科学性又有推测性性, ,是可以检测的是可以检测的, ,不是盲目猜测。不是盲目猜测。解决这类问题的一般步骤是解决这类问题的一般步骤是: :(1)(1)针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。(2)(2)针对问题运用经验与直觉提出猜想。针对问题运用经验与直觉提出猜想。(3)(3)针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设: :搜寻事搜寻事实实归纳分析归纳分析形成猜想。形成猜想。(4)

16、(4)运用运用“类比法类比法”或或“逆反原理逆反原理”等方法进行猜想。等方法进行猜想。考点一考点一 力臂的画法力臂的画法【示范题【示范题1 1】(2015(2015无锡中考无锡中考) )如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图,O,O为为支点支点,F,F1 1表示手对钓鱼竿的作用力表示手对钓鱼竿的作用力,F,F2 2表示鱼线对钓鱼竿的拉力表示鱼线对钓鱼竿的拉力, ,请在请在图中画出力图中画出力F F2 2的力臂的力臂l2 2。【解题探究】【解题探究】(1)(1)如何画力的作用线如何画力的作用线? ?(2)(2)力臂是哪一点到哪一条线的距离力臂是哪一点到哪一条线的距离? ?(3)

17、(3)力臂是线段还是射线力臂是线段还是射线? ?提示提示: :(1)(1)沿力的方向将作用线延长或反向延长沿力的方向将作用线延长或反向延长, ,沿力的方向的直线即沿力的方向的直线即为力的作用线。为力的作用线。(2)(2)力臂是支点到力的作用线的距离。力臂是支点到力的作用线的距离。(3)(3)线段。线段。【精讲精析】【精讲精析】本题考查了力臂的画法。从支点作阻力作用线的垂线本题考查了力臂的画法。从支点作阻力作用线的垂线, ,垂线段即为阻力臂。垂线段即为阻力臂。答案答案: :如图所示如图所示 【技法点拨】【技法点拨】(1)(1)画力臂的方法画力臂的方法: :定支点定支点确定力的方向确定力的方向画力

18、的作用线画力的作用线作垂线段作垂线段(2)(2)确定支点确定支点: :将杠杆转一下将杠杆转一下, ,找出固定不动的点。找出固定不动的点。(3)(3)找力的作用线找力的作用线: :将力的方向延长或反向延长的一条直线。且延长线将力的方向延长或反向延长的一条直线。且延长线用虚线表示。用虚线表示。(4)(4)力臂是支点到力的作用线的垂直距离力臂是支点到力的作用线的垂直距离, ,不是支点到力的作用点的连不是支点到力的作用点的连线。线。【变式训练】【变式训练】如图所示如图所示, ,请画出支架请画出支架OAOA受到花盆的拉力和对应的力臂。受到花盆的拉力和对应的力臂。【解析】【解析】本题考查力臂的画法。先画出

19、绳子对本题考查力臂的画法。先画出绳子对A A点的拉力点的拉力F F1 1, ,方向是沿方向是沿绳子方向竖直向下的绳子方向竖直向下的, ,作用点在作用点在A A点。然后过支点作力点。然后过支点作力F F1 1作用线的垂线作用线的垂线, ,标上垂足标上垂足, ,用双箭头表示出这段距离用双箭头表示出这段距离, ,记为记为l1 1。考点二考点二 杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件【示范题【示范题2 2】(2015(2015聊城聊城中考中考) )在探究在探究“杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件”实验中。实验中。(1)(1)将杠杆的中点置于支架上将杠杆的中点置于支架上, ,当杠杆静止时当杠杆静止时, ,发现杠杆左端下

20、沉发现杠杆左端下沉, ,如图如图所示所示, ,这时应将左端的平衡螺母向这时应将左端的平衡螺母向_(_(选填选填“左左”或或“右右”) )端调节端调节, ,直到杠杆在水平位置平衡直到杠杆在水平位置平衡, ,目的是目的是_。(2)(2)记录实验数据的表格如下记录实验数据的表格如下, ,请将表格空白处补充完整。请将表格空白处补充完整。次数次数动力动力F F1 1/N/N_阻力臂阻力臂l2 2/m/m1 12 20.10.11 10.20.2(3)(3)某同学通过以上实验操作及数据分析某同学通过以上实验操作及数据分析, ,得出杠杆的平衡条件是得出杠杆的平衡条件是: :动动力力动力臂动力臂= =阻力阻力

21、阻力臂。你认为他的结论阻力臂。你认为他的结论_(_(选填选填“可靠可靠”或或“不可靠不可靠”),),理由是理由是_。【精讲精析】【精讲精析】本题考查本题考查探究杠杆探究杠杆平衡条件的实验。平衡条件的实验。(1)(1)杠杆左端下沉杠杆左端下沉, ,应将平衡螺母向右端移动应将平衡螺母向右端移动, ,使其在水平位置平衡使其在水平位置平衡; ;目目的是消除杠杆自身重力对实验的影响的是消除杠杆自身重力对实验的影响, ,此时力臂恰好沿杆的方向此时力臂恰好沿杆的方向, ,便于便于从杆上直接读出力臂。从杆上直接读出力臂。(2)(2)表格中数据应包括动力、动力臂、阻力、表格中数据应包括动力、动力臂、阻力、阻力臂

22、几项阻力臂几项, ,由表格中数据知由表格中数据知, ,应为动力臂应为动力臂, ,单位单位m;m;应为阻力应为阻力, ,单位单位N;(3)N;(3)该同学仅根据一组实验数据就得出结论该同学仅根据一组实验数据就得出结论, ,实验结论具有偶然性实验结论具有偶然性, ,不具有普遍性不具有普遍性, ,实验结论不可靠。实验结论不可靠。答案答案: :(1)(1)右消除杠杆自身重力对实验的影响右消除杠杆自身重力对实验的影响, ,且便于从杆上直接读且便于从杆上直接读出力臂出力臂(2)(2)动力臂动力臂l1 1/m/m阻力阻力F F2 2/N/N(3)(3)不可靠根据一组实验数据得出结论不可靠根据一组实验数据得出

23、结论, ,实验结论不具有普遍性实验结论不具有普遍性【技法点拨】【技法点拨】探究杠杆探究杠杆平衡条件的平衡条件的“两个两个”关键点关键点(1)(1)按按“左偏右调左偏右调, ,右偏左调右偏左调”的原则调节杠杆平衡。的原则调节杠杆平衡。(2)(2)判断杠杆是否平衡时判断杠杆是否平衡时, ,对比力和力臂乘积的大小关系对比力和力臂乘积的大小关系, ,而不是动力而不是动力和阻力的大小关系。和阻力的大小关系。【变式训练】【变式训练】(2015(2015南充中考南充中考) )如图是利用铁架台、带有均匀刻度的如图是利用铁架台、带有均匀刻度的匀质杠杆、细线、数量足够且每个重力均为匀质杠杆、细线、数量足够且每个重

24、力均为1N1N的钩码等实验的钩码等实验器材探究器材探究杠杆平衡条件实验。杠杆平衡条件实验。(1)(1)实验前实验前, ,将杠杆的中点置于支架上将杠杆的中点置于支架上, ,当杠杆静止时当杠杆静止时, ,发现杠杆左端较发现杠杆左端较低低, ,这时应将平衡螺母向这时应将平衡螺母向_(_(选填选填“左左”或或“右右”) )端调端调节节, ,直到杠杆在水平位置平衡。直到杠杆在水平位置平衡。(2)(2)在在A A点悬挂三个钩码点悬挂三个钩码, ,要使杠杆在水平位置平衡要使杠杆在水平位置平衡, ,需在需在B B点悬挂点悬挂_个钩码个钩码, ,改用弹簧测力计在改用弹簧测力计在C C点竖直向下拉点竖直向下拉,

25、,当杠杆在水当杠杆在水平位置平衡时平位置平衡时, ,弹簧测力计的拉力为弹簧测力计的拉力为_N;_N;若弹簧测力计仍在若弹簧测力计仍在C C点点, ,改改变拉力的方向变拉力的方向, ,斜向右下方斜向右下方( (如图中虚线方向如图中虚线方向) )拉弹簧测力计拉弹簧测力计, ,使杠杆仍使杠杆仍在水平位置平衡在水平位置平衡, ,则弹簧测力计的示数将则弹簧测力计的示数将_(_(选填选填“大大于于”“”“等于等于”或或“小于小于”)1N)1N。【解析】【解析】本题本题考查探究杠杆的平衡条件。考查探究杠杆的平衡条件。(1)(1)杠杆左端较低杠杆左端较低, ,为使其在为使其在水平位置平衡水平位置平衡, ,应向

26、右端移动平衡应向右端移动平衡螺母螺母, ,这样就可忽略杠杆的自重对实这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响验的影响, ,并便于测量力臂。并便于测量力臂。(2)(2)一个钩码的重是一个钩码的重是1N,1N,设杠杆一个小格设杠杆一个小格是是L,L,根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2得得,3N,3N2L=F2L=FB B3L,3L,解得解得F FB B=2N,=2N,即在即在B B处挂处挂2 2个钩码。若在个钩码。若在C C点竖直向下拉点竖直向下拉, ,根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2得得,3N,3N2L=

27、F2L=FC C6L,6L,解得解得:F:FC C=1N;=1N;根据杠杆的平衡条件根据杠杆的平衡条件, ,如改变弹簧测如改变弹簧测力计拉力的方向力计拉力的方向, ,使之斜向右下方使之斜向右下方, ,阻力和阻力臂不变阻力和阻力臂不变, ,动力臂减小动力臂减小, ,动动力要增大力要增大, ,所以弹簧测力计示数变大所以弹簧测力计示数变大, ,才能使杠杆仍然水平平衡。才能使杠杆仍然水平平衡。答案答案: :(1)(1)右右(2)2(2)21 1大于大于考点三考点三 杠杆平衡条件的应用杠杆平衡条件的应用【示范题【示范题3 3】(2015(2015菏泽中考菏泽中考) )用一杆秤称得物体的质量是用一杆秤称得

28、物体的质量是2kg,2kg,如图如图所示。根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系所示。根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系, ,估测出秤砣的估测出秤砣的质量大约是质量大约是_kg_kg。【解题关键】【解题关键】解答本题抓住以下关键解答本题抓住以下关键: :(1)(1)估测动力臂和阻力臂的大小关系。估测动力臂和阻力臂的大小关系。(2)(2)杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件:F:F1 1l1 1=F=F2 2l2 2。【精讲精析】【精讲精析】由图粗略测量知提纽到秤砣的距离约为提纽到秤钩距离由图粗略测量知提纽到秤砣的距离约为提纽到秤钩距离的的4 4倍倍, ,由杠杆平衡条件由杠杆平衡条件:F:F1 1l1 1=F=F