第一節(jié)杠桿(上課用)

1、歷史上歷史上“曹沖稱象曹沖稱象”的典故早已經(jīng)是家喻戶曉的典故早已經(jīng)是家喻戶曉 ,當(dāng)當(dāng)年年紀(jì)輕輕的小曹沖利用船的浮力原理巧妙地年年紀(jì)輕輕的小曹沖利用船的浮力原理巧妙地用石頭等量地稱出了大象的體重用石頭等量地稱出了大象的體重 ,令世人驚嘆他令世人驚嘆他的聰明才智。月日中午時(shí)的聰明才智。月日中午時(shí) ,一出現(xiàn)代一出現(xiàn)代版的版的“曹沖稱象曹沖稱象”在杭州動(dòng)物園大象館的空地上在杭州動(dòng)物園大象館的空地上上演上演 ,只不過這次用來稱象的工具不是水和船只不過這次用來稱象的工具不是水和船 ,而是一把最大重量僅為公斤的小小彈簧秤。而是一把最大重量僅為公斤的小小彈簧秤。這次活動(dòng)的設(shè)計(jì)者就是杭州采荷中學(xué)物理教師這次活動(dòng)

2、的設(shè)計(jì)者就是杭州采荷中學(xué)物理教師周敏。月日將近時(shí)周敏。月日將近時(shí)“稱象稱象”正式開始。正式開始。在在一串一串香蕉香蕉的的一路一路“引誘引誘”下下 ,一頭歲左右的一頭歲左右的公象蹣跚地走進(jìn)十幾平方米大小的鐵籠子里公象蹣跚地走進(jìn)十幾平方米大小的鐵籠子里 ,待待一切都準(zhǔn)備就緒一切都準(zhǔn)備就緒 ,此次活動(dòng)的設(shè)計(jì)師周敏用彈簧此次活動(dòng)的設(shè)計(jì)師周敏用彈簧秤鉤住秤鉤住硬棒硬棒一頭的接頭一頭的接頭 ,使勁兒地往下拽。困惑使勁兒地往下拽。困惑的大象在搖晃的鐵籠里焦急地張望。在鐵籠離的大象在搖晃的鐵籠里焦急地張望。在鐵籠離地的瞬間地的瞬間 ,大象的體重壓得鐵籠底部的木板劈啪大象的體重壓得鐵籠底部的木板劈啪作響！大約持

3、續(xù)了秒鐘左右作響！大約持續(xù)了秒鐘左右 ,彈簧秤上清楚地彈簧秤上清楚地顯示出了大象的重量顯示出了大象的重量 :牛頓牛頓 ,除去鐵籠的除去鐵籠的重量重量 ,最后稱得大象的重量為最后稱得大象的重量為 噸左右。噸左右。 讓班內(nèi)力氣最大的一名男生和班內(nèi)力氣最小讓班內(nèi)力氣最大的一名男生和班內(nèi)力氣最小的一名女生上臺分別捏粉筆頭表演。的一名女生上臺分別捏粉筆頭表演。男生：空手捏粉筆頭，結(jié)果沒捏碎。男生：空手捏粉筆頭，結(jié)果沒捏碎。女生：使用女生：使用鉗子鉗子夾粉筆頭，結(jié)果粉筆被捏碎。夾粉筆頭，結(jié)果粉筆被捏碎。 提問：女生的力氣比男生小為什么反而能把提問：女生的力氣比男生小為什么反而能把粉筆頭捏碎呢？粉筆頭捏碎呢

4、？這三個(gè)用具有什這三個(gè)用具有什 么共同特點(diǎn)么共同特點(diǎn) 一根一根硬棒硬棒在力的作用下如果能繞著在力的作用下如果能繞著固定點(diǎn)固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就叫做轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就叫做杠桿杠桿一、杠桿一、杠桿注意：硬棒可以是直注意：硬棒可以是直,也可以是彎曲的也可以是彎曲的,即硬棒即硬棒可以是各種各樣的形狀可以是各種各樣的形狀.提問：在現(xiàn)實(shí)生活中，你還能舉出哪些杠桿的實(shí)例呢？汲水的桔槔汲水的桔槔3. OO OF1F1F1F2F2F2OL1L2支點(diǎn)支點(diǎn) 動(dòng)力動(dòng)力阻力阻力動(dòng)力臂動(dòng)力臂阻力臂阻力臂支點(diǎn)支點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用O表示。表示。動(dòng)力動(dòng)力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F1表示

5、。表示。動(dòng)力臂動(dòng)力臂從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，用從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，用L1表示。表示。阻力阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F2表示。表示。阻力臂阻力臂從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用L2表示。表示。有關(guān)杠桿的幾個(gè)名有關(guān)杠桿的幾個(gè)名詞詞請作出下列杠桿的動(dòng)力臂請作出下列杠桿的動(dòng)力臂L1與阻力臂與阻力臂L2OL2L1F1F2F1F2OL1L2F1F2OL2L1你掌握了作圖的你掌握了作圖的方法了嗎方法了嗎? ?與數(shù)學(xué)中經(jīng)過直線與數(shù)學(xué)中經(jīng)過直線外的一點(diǎn)作該直線外的一點(diǎn)作該直線的垂線的作圖方法的垂線的作圖方法一樣。一樣。L2L1BF2OF1AF2BOAF1畫出圖中

6、各力的力臂畫出圖中各力的力臂（1 1）找出支點(diǎn)的位置）找出支點(diǎn)的位置（3 3）從支點(diǎn)作動(dòng)力、阻力）從支點(diǎn)作動(dòng)力、阻力作用線的垂線作用線的垂線（2）確定動(dòng)力、阻力）確定動(dòng)力、阻力作用線作用線（4）標(biāo)垂足）標(biāo)垂足,定力臂定力臂畫出圖中杠桿各力的力臂畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O想一想想一想2 杠桿是否都是直的？杠桿是否都是直的？1 力臂是一定在杠桿上嗎？力臂是一定在杠桿上嗎？3 若一力作用在杠桿上，作用點(diǎn)不變，但若一力作用在杠桿上，作用點(diǎn)不變，但 作用方向改變，力臂是否改變？作用方向改變，力臂是否改變？答：不是答：不是答：杠桿可以是直的，也可以是彎的答：杠桿可以是直的，

7、也可以是彎的答：要改變答：要改變想一想?提問：什么是力臂？力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離。力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離。 二、實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件二、實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件1 提出問題提出問題：杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？2 猜想與假設(shè)：猜想與假設(shè)： 假設(shè)一：假設(shè)一：假設(shè)二：假設(shè)二：假設(shè)三：假設(shè)三：假設(shè)四：假設(shè)四：F1+L1=F2+L2F F1 1LL1 1=F=F2 2LL2 2F F1 1/L/L1 1=F=F2 2/L/L2 2F F1 1 L L1 1=F=F2 2 L L2 2提問

8、：你還有其他的假設(shè)嗎？還有其他假設(shè)還有其他假設(shè)，比如：，比如：F12+L12=F22+L22F13+L13=F23+L23 什么是杠桿的平衡？當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，或作緩慢地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們說杠桿平衡了。買菜唉！怎樣才使它平衡用什用什么器么器材好材好呢？呢？實(shí)驗(yàn)器材：帶等分刻度的均質(zhì)木尺、實(shí)驗(yàn)器材：帶等分刻度的均質(zhì)木尺、 鉤碼、鐵架臺。鉤碼、鐵架臺。 調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置水平位置平衡。平衡。螺母螺母（4） 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：杠桿向杠桿向右右偏，則將平衡螺母往偏，則將平衡螺母往左左調(diào)。調(diào)。杠桿向杠桿向左左偏，則將平衡螺母往偏，則將平衡螺母往右右調(diào)。

9、調(diào)。 在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)節(jié)鉤在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿在碼的位置，使杠桿在水平位置水平位置重新平衡。然后把重新平衡。然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中。F2F1L2L1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)左 邊右 邊F1/NL1/格F2/NL2/格12N31N624N22N4請同學(xué)們開始做實(shí)驗(yàn)提問提問: 你的實(shí)驗(yàn)結(jié)論與你的假設(shè)一致嗎你的實(shí)驗(yàn)結(jié)論與你的假設(shè)一致嗎? 你的結(jié)論是什么你的結(jié)論是什么?F F1 1 L L1 1=F=F2 2 L L2 2你會應(yīng)用這個(gè)公式嗎?杠桿兩端可調(diào)節(jié)的平衡螺母，起什么作用杠桿兩端可調(diào)節(jié)的平衡螺母，起什么作用?

10、?為什么要求杠桿靜止時(shí)，在水平位置為什么要求杠桿靜止時(shí)，在水平位置? ? 平衡螺母調(diào)節(jié)杠桿自身的平衡。力臂的數(shù)值在杠桿上可以直接讀出或量出。（6）交流與合作：掛鉤碼后，能不能再調(diào)節(jié)平衡螺母？掛鉤碼后，能不能再調(diào)節(jié)平衡螺母？ 不能。實(shí)驗(yàn)過程為什么要做多次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程為什么要做多次實(shí)驗(yàn)? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)束，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)結(jié)束，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理? ? 防止由于一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來的偶然性的偏差。針對猜想用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行驗(yàn)證。（6）交流與合作：杠桿平衡后動(dòng)力和阻力是兩邊鉤碼的重杠桿平衡后動(dòng)力和阻力是兩邊鉤碼的重力嗎？力嗎？只是大小等于重力，作用點(diǎn)應(yīng)該在杠桿上。 1、一根蠟燭截、一根蠟燭截成長度不同的兩段

11、成長度不同的兩段豎立在杠桿的兩邊，豎立在杠桿的兩邊，如圖且杠桿平衡，如圖且杠桿平衡，若同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭若同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭（設(shè)燃燒速度相（設(shè)燃燒速度相同），則杠桿的同），則杠桿的 _端將翹起。端將翹起。 2、一根均勻銅絲，在中、一根均勻銅絲，在中點(diǎn)處支住它剛好平衡，現(xiàn)將點(diǎn)處支住它剛好平衡，現(xiàn)將其右端從中對折起來，如圖其右端從中對折起來，如圖所示，則杠桿所示，則杠桿A) 仍平衡；仍平衡； B)左端下降；左端下降； C)右端下降；右端下降； D)無法判斷無法判斷。 請你做一做請你做一做F F1 1F F2 2動(dòng)力臂動(dòng)力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L

12、 L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2這這是省力杠桿是省力杠桿省力杠桿省力杠桿三、杠桿的應(yīng)用三、杠桿的應(yīng)用h hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1AABB省力省力，費(fèi)距離費(fèi)距離省力杠桿的特點(diǎn)省力杠桿的特點(diǎn)舉例生活中省力標(biāo)桿（舉例生活中省力標(biāo)桿（4 4種以上）？種以上）？省力杠桿省力杠桿F F2 2F F1 1動(dòng)力臂動(dòng)力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2這這是費(fèi)力杠桿是費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2

13、 2F F1 1S=h/4S=h/4h hAABBA AB BF F2 2F F1 1O O費(fèi)力，省距離費(fèi)力，省距離費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)舉例？舉例？費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2 2F F1 1動(dòng)力臂動(dòng)力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2LL1 1 = = L L2 2FF1 1 = = F F2 2這這是等臂杠桿是等臂杠桿不省力，也不省距離不省力，也不省距離等臂杠桿的特點(diǎn)等臂杠桿的特點(diǎn)省力杠桿省力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿等臂杠桿概念概念動(dòng)力臂大于阻動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿力臂的杠桿動(dòng)力臂小于阻力動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿臂的杠

14、桿動(dòng)力臂小于阻動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿力臂的杠桿特點(diǎn)特點(diǎn)省了力，但費(fèi)省了力，但費(fèi)了距離了距離費(fèi)了力，但省了費(fèi)了力，但省了距離距離不省力也不費(fèi)不省力也不費(fèi)力力實(shí)例實(shí)例撬棒、鍘刀、撬棒、鍘刀、瓶起子、瓶起子、鑷子、理發(fā)剪刀鑷子、理發(fā)剪刀天平天平三類杠桿的對比三類杠桿的對比 1、各式各樣的剪刀都是一對對杠各式各樣的剪刀都是一對對杠桿，要剪開較硬的物體，使用哪種剪刀桿，要剪開較硬的物體，使用哪種剪刀最合適最合適（ ） 2 2、如圖所示是腳踩式垃圾箱的示意圖，、如圖所示是腳踩式垃圾箱的示意圖，下列說法中正確的是下列說法中正確的是 ( )( ) A A兩杠桿均為省力杠桿兩杠桿均為省力杠桿 B B兩杠桿均為費(fèi)

15、力杠桿兩杠桿均為費(fèi)力杠桿 C CABCABC為省力杠桿為省力杠桿 D DABCABC為省力杠桿為省力杠桿C4.下列實(shí)物中：天平、鋼絲、鑷子、切紙刀、釣魚桿、鐵鏟、開刀（開酒瓶用）、啟子，各屬哪類杠桿：省力杠桿 費(fèi)力杠桿 等臂杠桿天平鋼絲鉗鑷子切紙刀釣魚桿鐵鏟開刀啟子典型示例題典型示例題5： 如圖所示，輕質(zhì)杠桿一端因水平方向力如圖所示，輕質(zhì)杠桿一端因水平方向力F作用而被逐步抬起，在此過程中作用而被逐步抬起，在此過程中F的大小及的大小及力臂變化是力臂變化是 （ ） A變大、變大變大、變大 B變大、變小變大、變小 C變小、變大變小、變大 D變小、變小變小、變小典型示例典型示例6： 如圖所示，小名同學(xué)覺得按住木棒的如圖所示，小名同學(xué)覺得按住木棒的力好大，好幸苦。你認(rèn)為他應(yīng)該怎