物理－杠桿 2024-2025學(xué)年人教版物理八年級下冊

第1節(jié)杠桿（第一課時）第十二章簡單機(jī)械人類很早以前就學(xué)會使用杠桿了。麗輝煌的咸陽宮曾蔚然矗立于八百里秦川。司馬遷在《史記》中有關(guān)于這座宮殿的描述。下圖就是我們的祖先在建造宮殿時的情景。你能講出其中的道理嗎？古代人們使用的一些工具搗谷的舂（chōng）汲水的桔槔（jiégāo）中國傳統(tǒng)的桿秤拋石機(jī)玩蹺蹺板用筷子夾菜用剪刀剪紙用天平稱量鍘紙刀開瓶器這些工具在使用時，有什么共同特點(diǎn)？杠桿是最簡單的機(jī)械之一玩蹺蹺板用筷子夾菜用剪刀剪紙用天平稱量鍘紙刀開瓶器共同特點(diǎn)有力的作用繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動硬棒一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是一個杠桿。一、杠桿F1F2力F1力F2相當(dāng)于兩個杠桿固定點(diǎn)固定點(diǎn)杠桿形狀各異，可以是直的，也可以是彎的。但一定是硬棒。F2阻力L1動力臂L2阻力臂(動力作用線)(阻力作用線)O支點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)O使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2支點(diǎn)O到動力F1作用線的垂直距離支點(diǎn)O到阻力F2作用線的垂直距離F1動力一、杠桿支點(diǎn)(O)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點(diǎn)（O點(diǎn)）。動力(F1)：使杠桿轉(zhuǎn)動的力（F1）。阻力(F2)：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力（F2）。動力臂(L1)：從支點(diǎn)O到動力作用線的垂直距離（L1）。阻力臂(L2)：從支點(diǎn)O到阻力作用線的垂直距離（L2）。(力的作用線：過力的作用點(diǎn)，沿力的方向的虛線)杠桿五要素(力臂：從支點(diǎn)O到力的作用線的垂直距離，畫垂直符號，兩端標(biāo)箭頭，標(biāo)力臂)一、杠桿F2F1l2人用撬棒翹起物體L2L1F2BOAF1作力臂的方法找出支點(diǎn)的位置從從支點(diǎn)O到力的作用線的垂直距離,兩端標(biāo)箭頭確定動力、阻力作用線標(biāo)垂足，定力臂一、杠桿練習(xí)：畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2F1F2OO一、杠桿二、杠桿的平衡條件當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，或做緩慢地勻速轉(zhuǎn)動時，我們說杠桿平衡了。杠桿在滿足什么條件下才會平衡呢？二、杠桿的平衡條件杠桿在滿足什么條件下才會平衡呢？猜想假設(shè)：類似于二力平衡條件，杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂可能存在某些數(shù)學(xué)運(yùn)算相等的關(guān)系。

動力+動力臂=阻力+阻力臂動力-動力臂=阻力-阻力臂動力×動力臂=阻力×阻力臂動力:動力臂=阻力:阻力臂…………二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件設(shè)計實(shí)驗(yàn)：當(dāng)杠桿平衡時，分別測出動力F1、阻力F2，動力臂l1、阻力臂l2。

先保持杠桿一側(cè)的兩個量不變，如左側(cè)的阻力和阻力臂，改變另一側(cè)的兩個量，即右側(cè)的動力和動力臂。然后再保持右側(cè)的動力和動力臂不變，改變左側(cè)的阻力和阻力臂。綜合分析后找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：帶等分刻度的均質(zhì)木尺、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計。二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)操作：（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。目的：使杠桿的重力作用線通過杠桿支點(diǎn)，避免杠桿自身重力對杠桿平衡的影響。調(diào)節(jié)方法：杠桿哪端高，就向哪端調(diào)節(jié)平衡螺母。（左高左調(diào)，右高右調(diào)）

或左低右調(diào)，右低左調(diào)如圖杠桿想要在水平位置平衡，則將平衡螺母向_____調(diào)。右平衡螺母二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件

（2）杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，

使杠桿再次在水平位置平衡，這時杠桿兩側(cè)受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受重力的大小。目的：保證力臂沿杠桿，便于測量力臂。實(shí)驗(yàn)操作：二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件（3）把右側(cè)鉤碼對杠桿施加的力記為動力F1，左側(cè)鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時的動力臂l1、阻力臂l2；將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。實(shí)驗(yàn)操作：次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m1234……二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)操作：（4）保持阻力F2、阻力臂l2不變，改變動力F1，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力臂l1的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填入下表。（5）保持動力F1、動力臂l1不變，改變阻力F2，相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力臂l2的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填入下表。次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m1234……二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件（5）在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄在表格中。

注意：彈簧測力計只有沿豎直方向施加力，才可以直接讀出力臂。F1o實(shí)驗(yàn)操作：次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123……二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

杠桿平衡時，動力×動力臂=阻力×阻力臂?！痢?次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m110.1530.05220.120.1330.120.15420.240.1……阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理二、杠桿的平衡條件例題在杭州動物園內(nèi)，一位物理老師利用杠桿原理，僅用小小的彈簧測力計就測出了一頭大象的質(zhì)量。測量時利用了根長度為12m的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定于槽鋼的中點(diǎn)O。當(dāng)槽鋼水平靜止時，彈簧測力計示數(shù)F1為200N。測得l1為6m，l2為4cm。若不計鐵籠的質(zhì)量，請估算大象的質(zhì)量。g取10N/kg。乙二、杠桿的平衡條件乙Ol1＝6ml2＝4cmF1＝200NF2由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2

得：解：已知人對杠桿的動力F1＝200N，動力臂l1＝6m；大象對杠桿的拉力為阻力F2＝G象，阻力臂l2＝4cm＝0.04m。F2=F1l1l2=200N×6m0.04m＝3×104Nm=F2g=10N/kg3×104N=3×103kg＝3t=Gg二、杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)評估：調(diào)節(jié)平衡螺母不能調(diào)節(jié)平衡螺母實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)（平衡螺母）杠桿水平位置平衡：避免杠桿自身重力對杠桿平衡的影響。實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)（鉤碼數(shù)量及位置）杠桿水平位置平衡：便于測量力臂。實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)評估：二、杠桿的平衡條件（b）（a）l2∟

彈簧測力計一定沿豎直方向施加力，才可以直接讀出力臂。l1豎直方面施加力時，力臂此時最大，彈簧測力計讀數(shù)最小。杠桿最小動力：最大力臂——最小的動力二、杠桿的平衡條件求解最小動力（最大動力臂）的方法：1、當(dāng)動力作用點(diǎn)已知時，支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的線段即為最長動力臂。2、當(dāng)動力作用點(diǎn)未知時，在杠桿上找到離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)，兩點(diǎn)的距離即為最長動力臂由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2

得，在阻力以及阻力臂一定時，動力臂最大時，施加的動力最小杠桿最小動力：最大力臂——最小的動力二、杠桿的平衡條件如圖所示，現(xiàn)使用最小的力F1使杠桿在圖示位置平衡，請畫出F1及其對應(yīng)的力臂l1。F1l1杠桿最小動力：最大力臂——最小的動力二、杠桿的平衡條件

如圖所示，請畫出作用在杠桿B端上最小的動力F1和阻力F2的力臂l2.F1∟l2∟二、杠桿的平衡條件F1∟l2∟仔細(xì)觀察如圖所示的杠桿，它與實(shí)驗(yàn)中研究的杠桿有何不同？杠桿的動力和阻力可以在支點(diǎn)的兩側(cè)，也可以在支點(diǎn)的同一側(cè)共同特點(diǎn)是，作用在杠桿上的兩個力，一個使它繞支點(diǎn)順時針轉(zhuǎn)動，另一個力使杠桿繞支點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)兩個力和對應(yīng)的力臂的乘積相等時，杠桿就平衡了。三、課堂小結(jié)F2F1l2②杠桿的五要素：支點(diǎn)、動力、動力臂、阻力、阻力臂。①杠桿的定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。③杠桿的平衡條件：動力

動力臂=阻力阻力臂

F1l1＝F2l2杠桿④杠桿最小動力：最大力臂——最小的動力1、小華做“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，杠桿上相鄰刻度線間的距離相等。（1）杠桿在如圖甲所示的位置靜止時

（選填“是”或“不是”）處于平衡狀態(tài)。（2）如圖乙所示，杠桿在水平位置平衡后，在A點(diǎn)掛兩個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，在B點(diǎn)豎直向下拉彈簧測力計，仍使杠桿在水平位置平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為

N。是1.5四、鞏固練習(xí)2．如圖所示，分別沿力F1、F2、F3、的方向用力，使杠桿平衡，關(guān)于三個力的大小，下列說法正確的是（）

A．沿F1方向的力最小 B．沿F2方向的力最小 C．沿F3方向的力最小 D．三個力的大小相等BF3F1F2OL1L3L2四、鞏固練習(xí)3．小陽同學(xué)在做“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)時，他把杠桿掛在支架上，發(fā)現(xiàn)左端向下傾斜。（1）若使杠桿在

位置平衡，需把平衡螺母向

端調(diào)節(jié)。（2）如果在杠桿的A處掛三個相同的鉤碼，則在B處要掛

個同樣的鉤碼，杠桿才能重新位置平衡。（3）若在C處掛6N的鉤碼，用彈簧測力計作用在B點(diǎn)，要使杠桿在水平位置平衡，最小拉力的方向應(yīng)該

，此時彈簧測力計的示數(shù)為

。水平右2OACB豎直向上2N四、鞏固練習(xí)4、如右圖所示，在C點(diǎn)用力把桌腿A抬離地面時，桌腿B始終沒有移動，請在C點(diǎn)畫出最小作用力的示意圖。F四、鞏固練習(xí)5、如圖為探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)裝置，杠桿平衡時，鉤碼對杠桿的阻力F2=10N，阻力臂l2=20cm，測力計示數(shù)F1=25N，則動力臂l1為（）A．15cmB．8cmC．50cmD．80cmB四、鞏固練習(xí)（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿靜止在圖甲所示的位置，則此時杠桿處于

(選填“平衡”或“不平衡”)狀態(tài)；要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向

調(diào)節(jié)，這樣做的目的是消除杠桿自重對實(shí)驗(yàn)的影響。平衡左四、鞏固練習(xí)6、如圖所示，小明利用鐵架臺、帶有刻度的杠桿、細(xì)線、彈簧測力計、若干鉤碼(每個鉤碼重均為0.5N)等實(shí)驗(yàn)器材，探究杠桿的平衡條件。（2）將杠桿調(diào)整好后，如圖乙所示，在A點(diǎn)掛3個鉤碼，則應(yīng)在B點(diǎn)掛

個鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。2四、鞏固練習(xí)6、如圖所示，小明利用鐵架臺、帶有刻度的杠桿