第十一章簡單機械杠桿的平衡條件第1節(jié)第1課時02能說出杠桿的五要素，理解力臂的概念，會畫杠桿的力臂。03能完成“探究杠桿的平衡條件”的實驗,能猜想杠桿的平衡條件,并通過實驗驗證猜想。

01能從生活實例中抽象出杠桿模型,建立杠桿的概念。鍘紙刀開瓶器生活工具樹枝剪抽水機這些工具在使用時，有什么共同特點？它們都有一根能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。1.定義：物理學中，在

的作用下能繞著

轉(zhuǎn)動的

稱為杠桿。認識杠桿一力固定點硬棒生活中將杠桿靈活組合的應(yīng)用核桃夾鉗子指甲剪衣服夾鑷子筷子2.杠桿五要素：F2阻力l1動力臂l2阻力臂(動力作用線)(阻力作用線)O支點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力支點到動力作用線的距離支點到阻力作用線的距離F1動力支點(O)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。動力(F1)：促使杠桿轉(zhuǎn)動的力。阻力(F2)：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。動力臂(l1)：從支點到動力作用線的距離。阻力臂(l2)：從支點到阻力作用線的距離。(力的作用線：過力的作用點，沿力的方向的直線)這些概念很重要F1F2l1ol2F2BOAF13.作力臂的方法找出支點的位置從支點作動力、阻力作用線的垂線確定動力、阻力作用線標垂足，定力臂動力臂l１阻力F2動力F１阻力臂l２支點O

力的作用線

要把瓶蓋打開，要克服瓶蓋和瓶口之間的摩擦力，瓶蓋給起子的阻力是向下的，動力使起子繞支點O逆時針轉(zhuǎn)動，阻力繞支點O順時針轉(zhuǎn)動，且動力臂大于阻力臂，故B正確。如圖所示為用起子開瓶蓋的情景，下列杠桿能正確解釋這一現(xiàn)象的是(

)杠桿平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態(tài)。問題：杠桿在滿足什么條件時才會平衡？實驗：探究杠桿的平衡條件二提出問題

猜想與假設(shè)

杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(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…………探究杠桿的平衡條件①實驗器材：杠桿、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計。②測量的物理量：力、力臂。③當杠桿平衡時，分別測出動力F1、阻力F2，動力臂L1、阻力臂L2。并多次改變力和力臂的大小，獲取多組數(shù)據(jù)。設(shè)計實驗實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1

23實驗表格①把杠桿安裝在支架上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。平衡螺母實驗前：避免杠桿自身的重力對實驗結(jié)果的影響。

左偏右調(diào)、右偏左調(diào)平衡螺母實驗步驟②在杠桿兩邊掛不同數(shù)量的鉤碼，把支點右邊的鉤碼對杠桿的作用力當作動力F1，支點左邊的鉤碼對杠桿的作用力當作阻力F2。調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡，便于測量力臂大小。③改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力和動力臂的大小，使杠桿在水平位置重新平衡，再做幾次實驗。④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。F1ol1

實驗數(shù)據(jù)記錄

實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm12101202310215345120交流與小結(jié)杠桿平衡時

動力×動力臂=阻力×阻力臂，分析表中的數(shù)據(jù)，找出它們之間的關(guān)系，你從中有什么發(fā)現(xiàn)？①讓杠桿在水平位置靜止的目的是：實驗前：避免杠桿自身重力對實驗的影響。實驗時：便于直接讀出力臂。②多次測量獲得多組實驗數(shù)據(jù)的目的是：避免偶然性，獲得普遍性的結(jié)論。③在實驗前要調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，（左偏右調(diào)，右偏左調(diào)）使杠桿水平平衡。掛鉤碼后，不能再調(diào)節(jié)平衡螺母。④讀數(shù)時，杠桿仍要保持處于水平平衡狀態(tài)，以便直接讀出力臂的長度。調(diào)節(jié)平衡螺母不能調(diào)節(jié)平衡螺母【評估與交流】（a）⑤彈簧測力計一定沿豎直方向施加力。如圖（a）所示，彈簧測力計沿豎直方向施加力時，力臂l1是10cm。如果彈簧測力計不沿豎直方向施加力，如圖（b）所示，則力臂為l2，l2＜l1，將小于10cm，變小。l1（b）l2∟杠桿平衡時：動力×動力臂＝阻力×阻力臂 計算公式:F1

l1=F2

l2

注意：①應(yīng)用公式計算時，單位要統(tǒng)一，即動力和阻力的單位要用牛（N），動力臂和阻力臂的單位要相同。②杠桿是否平衡，取決于力和力臂的乘積；乘積相等就平衡；否則沿著乘積大的那端轉(zhuǎn)動。或變形式:作用在杠桿上兩個力的大小與他們的力臂成反比。這就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。

2.杠桿的平衡條件如圖所示，杠桿上的刻度均勻，在A點掛4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點掛

個相同的鉤碼；當杠桿平衡后，將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時朝遠離支點O方向移動一小格，則杠桿

(選填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡；實驗中保持杠桿在水平位置平衡的目的是

。6不能便于測量力臂大小，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響解析設(shè)杠桿每一個小格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件得到4G×3L=nG×2L解得n=6，需在B點掛6個相同的鉤碼。當杠桿平衡后，將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時朝遠離支點方向移動一小格，杠桿左端力和力臂的乘積：4G×4L=16GL杠桿右端力和力臂的乘積：6G×3L=18GL因為16GL<18GL，所以杠桿不能平衡。使杠桿在水平位置平衡的目的是使力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響。找最小的動力(1)在公式F1l1=F2l2中，若阻力F2和阻力臂l2一定，動力臂l1越長，動力F1越小。(2)最長動力臂的作法：如果動力作用點已經(jīng)給出，那么，支點到動力作用點的連線是最長力臂；如果動力作用點沒有確定，則選擇杠桿上離支點最遠的點為動力作用點，支點與動力作用點的連線是最長的力臂。(3)以上方法適用于在阻力F2和阻力臂l2一定的條件下求最小的動力。若阻力F2和動力臂l1一定時，由F1l1=F2l2知，阻力臂l2最小時，動力F1最小。1．圖所示，在推油桶上臺階時，油桶（）C

A．不是杠桿B．是杠桿，支點在A點C．是杠桿，支點在B點D．無法判斷解析由題圖可知將油桶推上臺階的過程中，在推力(可以看作動力)作用下，油桶繞著與臺階的接觸點B轉(zhuǎn)動，油桶的重力可以看作阻力，因此可以看作杠桿，故選C。2.如圖所示，每個鉤碼的質(zhì)量為50g，在均勻杠桿的A處掛2個鉤碼，B處掛1個鉤碼，杠桿恰好水平平衡。在A、B兩處再各加1個鉤碼，那么(

)A.杠桿仍水平平衡B.杠桿的左邊向下傾斜C.杠桿的右邊向下傾斜D.將A處的鉤碼向左移動一格，杠桿仍能水平平衡C解析設(shè)杠桿一格長為L，每個鉤碼的質(zhì)量50g，重力為G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N，在A、B兩處再各加掛一個50g的鉤碼后，杠桿左端3G×2L=3×0.5N×2L=3N×L，右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，3N×L<4N×L，杠桿右邊向下傾斜，故A、B錯誤，C正確；將A處的鉤碼向左移動一格，杠桿左端3G×3L=3×0.5N×3L=4.5N×L，右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，4.5N×L>4N×L，杠桿的左邊向下傾斜，故D錯誤。3.如圖所示，O為杠桿的支點，第一次杠桿在重物G和力F1的作用下在水平位置平衡。如果第二次杠桿在重物G和力F2的作用下仍在原水平位置平衡，下列說法中正確的是(

)A.F1>F2B.F1<F2C.F1=F2D.F1、F2的關(guān)系無法確定B解析相比于第一次豎直向上拉，第二次斜拉時動力臂變短，由杠桿平衡條件F1l1=F2l2知，所需要的動力變大，所以F1<F2，故B正確。4.杠桿在如圖所示位置靜止，此時杠桿

(選填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使杠桿保持水平并靜止，此操作可方便測量力臂，原因是此時