人教版第十二章 简单机械12.1 杠杆公开课课件ppt

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旧知回顾素养目标导入新知
新课教学课堂小结课堂练习
1.能识别出杠杆，并能准确找出支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。
2.通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件，能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。
3.能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。
人类很早以前就学会使用杠杆了。壮丽辉煌的咸阳宫曾蔚然矗立于八百里秦川。司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。下图就是我们的祖先在建造宫殿时的情景。
你知道他们利用木棒搬动巨大木料的原理是什么？
①观察古代人们使用的一些工具
②观察现今生活中常使用的一些工具
这些工具在使用时，有什么共同特点?
一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
注意: “硬棒” 是指在力的作用不发生形变。 杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。
支 点：杠杆绕着转动的点O.
动 力：使杠杆转动的力F1 .
阻 力：阻碍杠杆转动的力F2 .
动力臂：从支点到动力作用线的距离l1 .
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2 .
注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。
推动杠杆需要的动力与力臂的长短是否有关?
例如，推门时，推力作用的位置不同，作用的效果也不一样，越靠近门轴越费力。看来，推动杠杆需要的动力很可能与动力臂的长短有关。动力臂越长，需要的动力可能就越小。动力臂越短，需要的动力可能就越大。
如图所示，用钩码和一只弹簧测力计进行实验。①先在垂直于杠杆的方向B 处施力，待杠杆水平静止，记录弹簧测力计的示数和力臂的长短（从支点O 到拉力作用线的距离）。
②再逐渐改变测力计与杠杆的角度，在A处施力，待杠杆水平静止，记录弹簧测力计的示数和力臂的长短（从支点O到拉力作用线的距离）。比较两次实验数据可知：影响杠杆水平静止状态的不只是力的大小，还有力臂的长短。力臂长，力小；力臂短，力大。
3.从支点作动力、阻力作用线的垂线
2.确定动力、阻力作用线
注意：力臂包含了力的作用点和力的方向两个要素。力臂不一定在杠杆上，当力的作用线与杠杆不垂直时，力臂与杠杆不重合。
如图所示，当杠杆在水平方向上平衡时，阻力F2的方向与杠杆垂直，其阻力臂为20cm，与杠杆重合。动力F1的方向与杠杆不垂直，其动力臂L1不在杠杆上。
支点一定在杠杆上。动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧；作用在杠杆上的动力和阻力的方向既可以相同，也可以相反，但是使杠杆转动的方向一定是相反的。
动力和阻力在支点两侧，方向相同。动力使杠杆顺时针转动，阻力使杠杆逆时针转动，动力和阻力对杠杆的转动效果相反。
动力和阻力在支点同侧，方向相反。动力使杠杆逆时针转动，阻力使杠杆顺时针转动，动力和阻力对杠杆的转动效果相反。
例：关于杠杆，下列说法中正确的是（ ） A. 杠杆一定是一根直的硬棒 B. 杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置 C. 力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上 D. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
例：如图所示，用瓶起子开启瓶盖时可以抽象为一个杠杆，如果不计自重，在图中，能正确表示瓶起子工作示意图的是（　　）
为什么体重不同的两人能让跷跷板水平静止？
在杠杆的使用中，杠杠的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆满足什么条件时才会平衡呢？下面我们一起探究。
为什么重力相同的两人不能让跷跷板水平静止？
杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，就说杠杆平衡。
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？
1.实验器材：杠杆、钩码、铁架台、弹簧测力计。2.测量的物理量：动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（1）把杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
使杠杆在水平位置平衡时，可以直接从杠杆上读出两个力臂，不用测量，非常方便。 另外，可以消除杠杆自身的重力对实验结果的影响。
杠杆哪端高，就把平衡螺母向哪端调节；或者杠杆向哪边偏，就把平衡螺母向反方向调节。
（2）在杠杆两边挂不同数量的钩码，把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1，支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。
调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，将动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2的实验数据填入表中。
（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡，再做几次实验。
（4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
注意： 弹簧测力计只有沿竖直方向施加力，才可以直接读出力臂。
实验结果表明，动力臂越长，需要的力越小；动力臂越短，需要的力越大。二者之间是反比关系。
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2 。
①杠杆在水平位置静止的目的是：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响。二是便于直接读出力臂。
②多次测量获得多组实验数据的目的是： 避免偶然性，获得普遍性的结论。
③在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。
④读数时，杠杆仍要保持处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
⑤弹簧测力计一定沿竖直方向施加力。
如图（a）所示，弹簧测力计沿竖直方向施加力时，力臂l1=10cm，可以直接读出。
如图（b）所示，弹簧测力计不沿竖直方向施力，力臂为l2， l2 ＜l1=10cm，不能直接从杠杆上读出。
杠杆平衡时：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1 L1=F2 L2
注意：①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同。②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。
作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比.
这就是阿基米德发现的杠杆原理。
例：一位物理老师利用杠杆定理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如右图）。测量是利用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆。吊钩固定点O为支点。弹簧测力计示数F1为200N。测得动力臂l1为6m，阻力臂l2为4cm。若不计槽钢和铁笼的质量，请你估算大象的质量。(g取10N/kg)
如图所示，是利用撬棒撬石头时的情景，请仔细观察，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？
我们在使用它们时，是省力？还是费力呢？
如图所示，是利用食品夹时的情景，请仔细观察，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？
①若l1＞l2，则F1 F2
提示：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
如图所示，人的动力为F1 ，动力臂为l1 ，阻力为F2，阻力臂为l2。
③若l1＜l2，则F1 F2
②若l1 = l2，则F1 F2
根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2
特点：动力臂大于阻力臂，省力费距离。
使用省力杠杆时，动力移动的距离A0A大于阻力移动的距离BB0，即费距离。
因为l1＞l2，所以F1＜F2，即省力。
剪刀相当于两个杠杆组合在一起
若克服的阻力较大时，要用省力杠杆。
特点：动力臂小于阻力臂，费力省距离。
使用费力杠杆时，动力移动的距离h1小于阻力移动的距离h2，即省距离。
因为l1＜l2，所以F1＞F2，即费力。
筷子相当于两个杠杆组合在一起.
人的右手与钓鱼竿接触处为支点.
若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。能使工作快捷。
特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，不费距离不省距离。
使用等臂杠杆时，动力移动的距离等于阻力移动的距离，即不省距离也不费距离。
根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2因为l1=l2，所以F1=F2 即动力等于阻力。
生活中的一些等臂杠杆：
1.如图所示杠杆在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是F2的力臂。请在图中画出力F1的力臂L1以及阻力F2.
2.如图所示，请画出作用在杠杆B端上最小的动力F1和阻力F2的力臂l2.
3.如图是使用钓鱼竿的示意图，O为支点，F1是手对竿的作用力，F2是鱼线对竿的作用力，请在图中画出F1、F2的力臂。
4.图中杠杆质地均匀，每个钩码重0.5 N，下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是（杠杆上有等间隔的刻度）（ ）