物理杠杆背景图课件ppt

这是一份物理杠杆背景图课件ppt，共53页。PPT课件主要包含了学习目标，课堂练习，课堂引入，探究新知，课后作业，课堂总结，知识点1杠杆，力臂的画法，总结力臂的画法，已知力臂画力等内容，欢迎下载使用。
1.能识别出杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂、能准确地画出杠杆所受的力及力臂。(物理观念、科学思维)2.通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。(物理观念、科学探究)3.能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。(物理观念、科学思维)
人类很早以前就学会使用简单的机械了。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。右图就是我们的祖先在建造宫殿时的情景。
阿基米德的豪言壮语是真的吗？它包含着怎样的科学知识？今天我们学习了“杠杆” ，你就明白了其中的道理了。
两千多年前古希腊哲学家、数学家、物理学家——阿基米德曾说过这样的豪言壮语：
问题：观察下图中的机械，思考它们有什么共同特征？
1. 杠杆（1）定义：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。
“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。
2. 杠杆的五要素
以人用撬棒翘起物体为例——画出动力F1与阻力F2的力臂
画力臂时的注意事项（1）力臂是支点到力的作用线的距离，是支点到力的作用线的垂线段，不能把力的作用点到支点的距离作为力臂，不要出现如图所示的错误。
画力臂时的注意事项（2）如图所示，当表示力的线段比较短时，过支点无法直接作出垂线段，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。注意延长部分要用虚线表示，相当于数学作图中的辅助线。
方法：一点、二线、三垂直、四括号
【典例2】若使图中的杠杆OA保持水平位置平衡，现已画出F2的力臂l2，请作出力F2的示意图。
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？
1. 杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件 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. 探究杠杆的平衡条件
杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力臂和阻力臂共同决定的。为了研究其平衡条件，可以在杠杆处于平衡状态时，分别测出动力F1、阻力F2、动力臂l1和阻力臂l2，然后经过大量的数据对比，归纳出杠杆的平衡条件。
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。
【典例5】如图所示的轻质杠杆AOB，2AO=BO，O为杠杆的支点，A点所挂物体重G=10N，为了使OA段在水平位置静止，在B端需要施加的最小动力为 N。
【详解】由图可知，阻力和阻力臂一定时，动力臂最大，则动力最小，以B为作用点时，把OB当作力臂时最长，则动力最小，最省力，因为2AO=BO，由杠杆平衡条件可得F×OB=G×OAA点所挂物体重G=10N，则F=5N
知识点3 生活中的杠杆
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？
如何判断一个杠杆是省力的还是费力的呢？
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
根据杠杆的平衡条件对杠杆进行分析：
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
①特点：动力臂大于阻力臂，省力费距离。
∵l1＞l2 ∴F1＜F2故动力小于阻力，即为省力杠杆。
②省力杠杆的实例分析
剪刀相当于两个杠杆组合在一起
③生活中的一些省力杠杆：
∵l1＜l2，∴F1 ＞F2故动力大于阻力，故为费力杠杆。
①特点：动力臂小于阻力臂，费力省距离。
②费力杠杆的实例分析
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.
③生活中的一些费力杠杆
①特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，既不省距离，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 故动力等于阻力，即为等比杠杆。
5. 总结——杠杆的分类
【典例6】（多选）下列简单机械中，在使用时省距离的是（    ）
1. 下列关于杠杆的说法中，正确的是（　　）A．从支点到力的作用点之间的距离叫力臂B．杠杆一定是直的C．动力与阻力的方向总是相反的D．支点可以在动力作用点与阻力作用点之间，也可以在外侧
2. 如图所示，人的前臂可以看成是以肘关节О为支点的杠杆，当手托物件曲肘时，胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力，物件对前臂施加一个阻力。下列说法正确的是（　　）A．铅球的重力就是阻力B．前臂相当于费力杠杆C．前臂相当于省力杠杆D．前臂相当于等臂杠杆
3. 如图所示，O点为杠杆的支点（转轴），F为作用在A端的力。图中的虚线OA沿杆的方向，AB沿力F的方向，OB与AB垂直，其中表示力F的力臂的是 （选填“OA”“AB”或“OB”）。
4. 如图所示，是永宁门夜晚护城河吊桥升起的过程，在杠杆OA的B点系一根细绳，细绳绕过滑轮。在细绳的另一端施加一个拉力F，在此刻吊桥静止静止。画出此时拉力F的动力臂L。
5. 如图所示杠杆在力F1、F2的作用下处于平衡状态，在图中画阻力F2．
方法：第一步：确定力的作用线第二步：确定力的作用点第三步：画出力的方向，并标注
6. “四两拨千斤”最早见于王宗岳的《太极拳论》一文，是“以小力胜大力”的意思。在学过杠杆知识后，小明认为利用杠杆也可以实现“四两拨千斤”，他设计的可行性原理图如图所示，若小球的质量为200g，大球的质量为500kg，若想让杠杆在水平位置平衡，则OA：OB= 。
在力的作用下能绕固定点转动的硬棒
支点0：杠杆绕着转动的固定点
动力F1：使杠杆转动的力（人施加的力）
阻力F2：阻碍杠杆转动的力（物体施加的力）
动力臂l1：从支点到动力作用线的距离
阻力臂l2：从支点到阻力作用线的距离
平衡：杠杆在动力和阻力作用下保持静止或或匀速转动
平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
等臂杠杆：l1=l2， F1=F2，不省力，也不费距离
费力杠杆：l1＜l2 ，F1＞F2，费力，省距离
省力杠杆：l1＞l2，F1＜F2，省力，费距离