沪科版物理八年级第九章第1节科学探究：杠杆的平衡条件导学案

科学探究：杠杆的平衡条件导学案学习目标、重点、难点【学习目标】1、能从生活生产劳动中识别杠杆，并能在杠杆上确认动力阻力、支点、动力臂、阻力臂。

2、能根据一定的标准对杠杆进行分类。

3、通过参与科学探究活动，能对杠杆的平衡条件进行猜想和假设，并设计出验证方案，能对获得的数据进行分析处理得出杠杆的平衡条件。【本节重点】杠杆的平衡条件【本节难点】力臂的画法本节知识概览图杠杆新课导引如图所示的漫画是小猴和小兔分萝卜吃的情景，小兔认为自己胜利了，而小猴却认为小兔中计了．小猴与小兔谁分到的萝卜重?教材精华知识点1认识最简单的机械——杠杆定义：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫做杠杆。生产、生活中杠杆的实例，如刀：瓶器、扳手、剪刀、天平、核桃钳、撬棍、铡刀、案秤、起重机、缝纫机踏板等．杠杆的五要素．支点：杠杆绕着转动的固定点，用“O”表示；动力：使杠杆转动的力，用“F1”阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示；动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l1”阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用“l2”表示．(如图9—力臂的画法．要正确画出杠杆上各力的力臂，首先要明确力臂的概念——力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键，然后按下述步骤进行即可．(1)首先在杠杆的示意图上，确定支点O．(2)画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线延长．(3)再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用虚线或实线表示，并用大括号标出，在旁边标出字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂．知识点2杠杆的平衡条件杠杆平衡的含义：在力的作用下，如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动时，我们就可以认为杠杆平衡了．杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即，用公式表示为，即，也称为杠杆原理．利用杠杆的平衡条件计算F1，F2，l1，l2四个物理量时，只要已知其中的任意三个量，或已知其中的一个力和两个力臂的比，或已知其中的一个力臂和两个力的比，就可以由求得未知的那个力或力臂．探究实验[提出问题]当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了．杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?[猜想与假设]既然探究杠杆的平衡条件，那么动力、动力臂、阻力、阻力臂之间便可能存在某种关系．由此可作出如下猜想：A．动力+动力臂＝阻力+阻力臂B．动力-动力臂＝阻力-阻力臂C.D．动力×动力臂＝阻力×阻力臂[制订计划与设计实验]如图9—4所示的实验装置，探究动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系．前面A，B的猜想显然不合理，因为两个量的相加或相减，其单位必须相同，而力与力臂的单位是不同的．因此下面我们主要检验C，D两种猜想是否合理．[实验器材]．1杠杆和支架(如图9—4所示)、钩码、尺、线．[进行实验与收集证据](])调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．(2)按照图9—4那样，在杠杆两端挂上不同数目的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，这时杠杆两边受到钩码的作用力都等于钩码重力．(3)把支点右方的钩码重力当做动力F1，支点左方的钩码重力当做阻力F2；用尺量出(或直接读出)杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1，l1，F2，L2的数值填入下表中．(4)改变钩码的数目，移动悬挂的位置，使杠杆：平衡，将数据填入下表中．实验序号动力F1／N动力臂l1／m阻力F2／N阻力臂l2／m1122321[分析论证]从上表中记录的实验数据进行分析处理，与上面的猜想与假设对照，可以发现每次实验中动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积．[得出结论]杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或写成．[实验要点解析]在实验过程中绝不能再调节螺母．因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡．知识点3杠杆的分类及应用根据杠杆的平衡条件，可以把杠杆在应用中分为三种情况：(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，用较小的动力就可以克服较大的阻力，所以能省力，但是费距离．例如：手推车、瓶盖起子、扳手等．(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，因此费力，但能省距离．例如：理发剪刀、镊子、钓鱼竿等．(3)等臂杠杆：动力臂与阻力臂相等，动力等于阻力．例如：天平、跷跷板等．不仅生产生活中有许多杠杆，人体中的某些部位也具有杠杆的功能．人体中的“杠杆”多数为费力杠杆，但省距离．知识点4我国古代的杠杆杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用．如图9—6所示，古人进行称量的天平(如图9—6甲所示)、捣谷的舂(如图9—6乙所示)及汲水的枯槔(如图9—6丙所示)等都利用了杠杆的原理．新课导引解读：小猴分得的萝卜重．萝卜平衡时，粗的一端力臂短，根据杠杆平衡条件可知，粗的一端更重些．课堂检测1下列关于杠杆的一些说法中，正确的是()A．杠杆必须是一根直棒B．杠杆一定要有支点C．动力臂就是支点到动力作用点的距离D．当力的作用线通过支点时，力臂最大2.如图9—7所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂．3.如图9—9所示的工具属于省力杠杆的是()4如图9—10所示的轻质杠杆，AO小于BO，在A，B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡，若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则()A．杠杆仍保持平衡B．杠杆的A端向下倾斜C．杠杆的B端向下倾斜D．无法判断5如图9—11所示，杠杆处于平衡状态，下列哪种方法能使杠杆重新平衡(每个钩码的质量相同)()A．左、右两边各去掉一个钩码B．左边钩码向左移动1格，右边钩码向右移动l格C．左、右两边各增加一个钩码D．右边去掉两个钩码并向右移动3格6生活中有许多不同类型的杠杆，如图9—12所示的托盘天平属于杠杆，缝纫机踏脚板属于杠杆，铡刀属于杠杆．7重为200N的一根木料放在水平地面上，一个人用80N的力可以抬起它的一端，由此可知()A．木料的粗细均匀B．木料的粗细不均匀C．他抬的是较细的一端D．他抬的是较粗的一端8如图9—13是长木棒撬石块的示意图．当小石块垫在O点时，若在A点用竖直向下的力F1压长木棒时，大石块未撬动．现将垫着的小石块移到离大石块(填“近”或“远”)一些，且用力方向改为图中的方向(力的大小不变)，则有利于撬动石块．体验中考1（09·北京）如图9-23所示的用具中，属于费力杠杆的是（）2（09·天津）门的把手一般都安装在离门轴远的一端，如图9—24所示．其中的科学道理是()A．根据杠杆的知识，推开门时比较省距离B．根据杠杆的知识，推开门时比较省力C．根据功的知识，推开门时手对门做功较慢D．根据功的知识，推开门时手对门做功较少3（09·安徽）升瓶时使用的开瓶器(如图9—25a所示)，可以简化成不计重力的省力杠杆(如图9—25b所示)，O为支点．若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AO＝6cm，BO＝1cm，F1＝25N，则F2＝N．4（09·山西）某同学在做俯卧撑运动时(如图9—26所示)，可将他视为一个杠杆，支点为O，他的重心在A点，支