㈠ 探究杠杆平衡条件的原理是什么
运用能量守恒定律。杠杆在平衡时才得出你提问的那个平衡公式。而力所做的功（该力产生的能量）等于：力的大小*力的方向移动的距离。杠杆左右两端只能做围绕支撑点（可以看作圆心）作圆弧运动，凡是经过支撑点（圆心）的力都不做功，因为支撑点是固定的，力通过该点都不产生位移，能量也为零。所以，运用力的分解原理，杠杆一端所受的力都可以分解成垂直于杠杆的力与平行于杠杆的力，该两个力中，平行于杠杆的力（实际就是沿着杠杆方向的力）因为通过圆心而不做功，而垂直杠杆的力要达到两边平衡（能量守恒）：力*位移 两边要相等。位移的大小就是圆弧的长度，因为杠杆两端只能作标准圆周运动：由数学得知，圆弧长度只与半径成正比，那就得出了：力*半径 要两半相等，而该垂直力的力臂就是半径的长度，由此得出该公式的成立。
㈡ 探究杠杆的平衡条件（1）如图所示，若杠杆在使用前左端低，右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端
| （1）杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动． 调节完杠回杆平衡之后，不能再移动平衡螺母．答 （2）经分析，探究杠杆平衡的步骤为： A、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡． E、将钩码挂在杠杆的支上点两边，先改变动力或动力臂的大小，然后调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡． D、记下动力F 1 、动力臂L 1 、阻力F 2 和阻力臂L 2 的大小，将数据填入表格中． C、改变钩码的个数和位置，重复实验． B、计算每次实验中F 1 L 1 和F 2 L 2 的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件． （3）实验1：1N×8cm=2N×4cm， 实验2：2N×8cm=1N×16cm， 实验3：2N×12cm=3N×8cm， 杠杆平衡调节：F 1 l 1 =F 2 l 2 ． （4）如图，杠杆在水平位置平衡，如果这时在两侧钩码下各增加一个相同的钩码，每个钩码重1N，杠杆上每格长度是4cm，3N×12cm＞4N×8cm， 所以F 1 l 1 ＞F 2 l 2 ，所以杠杆的左端下沉． 故答案为：（1）右；不可以；（2）AEDCB；（3）F 1 l 1 =F 2 l 2 ；（4）左． |
㈢ 杠杆中的力臂
教学目标】 1、通过操作、体验和对杠杆实例的观察，归纳出“杠杆是在力的作用下绕一固定点转动的硬棒”，能说出杠杆的“支点、动力、阻力”；2、通过对实验探究的分析、论证、评估，建立力臂概念。提高实验探究的分析、论证能力，增强实验评估意识；3、经历探究杠杆平衡条件的过程，采用比较法和综合分析法科学分析相关数据，得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”；4、会画杠杆中的动力臂和阻力臂，能用杠杆平衡条件解决简单的具体问题；5、在杠杆的模型建构中领悟物理模型建构的一般方法：选择样例——建立初步图示——图示改进——建立模型；在探究中领悟“科学的发现往往需要向前再迈一步”。【教学重、难点】1、认识杠杆，探究并得出杠杆平衡条件。2、在探究中建立“力臂”概念,在实际应用中准确画出杠杆“动力臂、阻力臂”。【设计思路】面向学生的生活世界和社会实践，吸收教材中活动设计的优点，重组教材结构,按照学生的认知规律设计探究活动。在活动、体验中认识杠杆，在杠杆的应用中寻求探究的需要，在探究、评估中建立力臂概念并获得杠杆的平衡条件。整体设计由四组系列活动组成。系列活动一：认识杠杆。设置“拔图钉”、“寻找身体中的杠杆”两个层次的操作、体验活动，形成对杠杆模型的正确认知。系列活动二：探究杠杆的平衡条件。以“用弹簧测力计称象”创设探究背景，提出探究问题；通过模拟背景事件进行探究，形成杠杆平衡条件的初步结论；再通过实验论证、评估，明确力臂，得出杠杆的平衡条件。系列活动三：知识应用。通过“画力臂”完善对杠杆模型的认知，通过解决具体问题，了解杠杆平衡条件的应用。系列活动四：课后探究。由“自学与归纳”、“观察与探究”组成，旨在加强对杠杆原理的理解，进一步了解杠杆在生活中的应用。【教学流程图】【教学资源】实验器材：钉有图钉的木板、垫木、螺丝刀、羊角锤、扳手；杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台、直尺、细线；视频资源：“羊角锤拔铁钉、开瓶器开瓶盖、扳手拧螺丝”录像，自制PPT课件。【教学过程】一、认识杠杆活动1：拔图钉（教师）木板上钉了一枚图钉，请把它拔出来（图1）。（学生）使用不同的方法拔出图钉。（教师）懂得使用工具是一种智慧的表现。生活中还很多任务是采用工具来完成的。（学生）观察羊角锤拔铁钉、开瓶器开瓶盖、扳手拧螺丝（视频）；观察撬石头、跷跷板、抽水机手柄（动画）。（教师）以上工具在工作时有何共同的特点？（教师）待学生回答出转动后，用flash演示并说明（图2）：在物理学中，将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称作杠杆（lever)。支点：杠杆绕着转动的点，即图中的O点；动力：使杠杆转动的力，即图中的F1；阻力：阻碍杠杆转动的力，即图中的F2；活动2：寻找身体中的杠杆(学生)寻找并用动作表达出来。（教师）举例“昂首向天、提起足跟、手提重物” ；（教师）点评：尽管人体的各种运动相当复杂，但最基本的运动都是由骨骼在肌肉的作用下绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。现代科技工作者从人体手臂得到启发制造了航天飞机的机械臂用以抓捕卫星。设计意图：本环节采用二层次的活动设计，通过用杠杆来认识杠杆，通过看杠杆来了解杠杆；通过寻找身体中的杠杆来体会杠杆，使学生在活动、体验中构建杠杆模型。二、探究杠杆的平衡条件[出示探究背景] （教师）2001年6月22日，杭州的一位物理老师用一只弹簧测力计并借助杠杆“称”出了一头质量约为3t的大像的质量（图3）。他的具体做法是用一根10m长的槽钢制作了一根杠杆，在离支点较近的位置挂上铁笼和大象，在离支点较远的位置用一把弹簧测力计测出杠杆处于水平平衡状态时的示数。[提出探究问题] 称象时，弹簧测力计的示数F1的大小与F2、l1、l2有何关系?[实验设计]（教师）你能利用桌上的器材设计出合适的实验装置进行探究吗？（师生共同讨论）模仿称象过程，选择器材，设计实验。具体装置如图4：1、用木制杠杆代替槽钢，为消除杠杆自重的影响，杠杆应在中点悬挂，并调节平衡螺母使杠杆处于水平平衡；2、用钩码代替大象；3、l1、l2可以直接从杠杆上读出。4、实验中将弹簧测力计的拉力记作F1，钩码的拉力记作F2，OA记作l1、OB记作l2。（师生）探讨步骤设计并确定实验记录表格。设计思想：控制变量法；步骤一：调节平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态。步骤二：取F2=1N，l2=10 cm，l1=5cm，测出杠杆处于水平平衡状态时F1的大小；步骤三：l1、l2不变，增大F2，测出F1；步骤四：F2、l1不变,增大l2，测出F1；步骤五、F2、l2不变,增大l1，测出F1。（教师）引导学生明晰实验注意点：注意点一：弹簧测力计要调零；注意点二：弹簧测力计竖直向下拉动，待杠杆处于水平平衡状态时读数。[进行实验]学生进行实验操作，并将数据记录在表格中（参考数据）：测量序号F2/Nl2/cml1/cmF1/N①11052②1.51053③1.51253.6④1.512151[实验分析]（教师）引导学生讨论并做出分析结论：1、比较①、②，说明：l1、l2不变，增大F2，则F1 增大；比较②、③，说明：F2、l1不变，增大l2，则F1增大；比较③、④，说明：F2、l2不变，增大l1，则F1减小；2、综合分析①、②、③、④，可得杠杆平衡时: F1 l1= F2l2。3、引申分析：若l1＞l2 则F1＜F2 ，可以省力……(教师)引导学生思考：在上述表达式中，F1是通过弹簧测力计测得的，F2是钩码的重力造成的拉力；那么l1、 l2究竟是什么呢？是指OA、OB的长度吗？[实验论证](教师)请学生采用图5的操作方式（弹簧测力计竖直上拉），用实验验证上述结论的正确性。实验中取F2=1.5N, OB=10cm,OA=15cm，先计算出杠杆处于水平平衡时弹簧测力计示数，再进行实验验证。
(教师)请学生逐步倾斜弹簧测力计（如图6）。（学生）发现弹簧测力计的示数发生变化。（教师）弹簧测力计倾斜后F2、OB没有变化，是什么引起了F1的变化？[实验反思]（教师）组织学生探究：让F1为1.5N时杠杆处于水平平衡，假如F1 l1= F2l2成立，则l1为10cm。组织学生用直尺测量寻找l1。（学生）通过测量发现l1为支点O到F1的作用线的垂直距离（见图7）。（教师）PPT演示，在杠杆中，我们把支点到力的作用线的垂直距离称做“力臂”。（教师）为什么我们一开始模仿称像所做的实验，结论是成立的呢？（学生）由于杠杆处于水平平衡，拉力竖直向下，所以那时的OA、OB本就是力臂。（教师）点明杠杆的平衡条件（杠杆原理）：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。可以用字母表示成：F1 l1= F2l2。[探究感悟]阿基米德在总结出了“杠杆的平衡条件”后，说：“只要给我一个支点，我就可以撬动地球”。对此，你有何感想？（教师）尽管我们有着古老的文明，早在春秋战国时期，我们就有了使用杆秤的记录，我们的祖先早就把杠杆应用于实际生活，也总结出了一些经验，但却与 “杠杆原理”擦肩而过。在今天的探究中，我们能够得到的另一启发就是“科学的发现往往需要我们向前再迈一步”。设计意图：本环节是本课的中心，在本课重点的突破上采用了三步走，先是利用背景创设引起学生探究欲望，通过模拟背景进行探究，得出杠杆平衡条件的初步结论；接着通过对探究结论的验证、评估与反思明确再探方向；最后利用再探究，由学生在寻找中建立杠杆力臂的概念，在化解力臂认知难点的同时得出杠杆的平衡条件。三、试一试问题一、标出图甲杠杆中的力F1、F2的力臂；问题二、图乙中，F1的作用点在A，请画出撬图钉时所需要的最小的力。学生作答，教师点评。解答如下：问题一：画力臂的方法，先找支点和力的作用线，从支点向力的作用线做垂线，用l1表示动力臂，用l2表示阻力臂（见图10甲）。问题二：由F1 l1= F2l2知， l1最大时，F1最小；连接OA即为最大的l1，从A点做OA的垂线向下即为F1的方向（见图10乙）。设计意图：问题一旨在加强对力臂的理解，问题二旨在加强对杠杆的平衡条件理解的同时，加深对力臂的理解。四、小结与作业（教师）本节课我们主要探讨了什么是杠杆，探究得出了杠杆的平衡条件，在探究中，我们通过测量找到了力臂。但这只是对杠杆有了初步认识，课后请同学们思考以下问题:自学与归纳 阅读书本第6页内容，解决称像问题中的计算，并归纳利用杠杆原理解决问题的一般方法。观察与探究 生活中的杠杆类工具有很多，它们的作用也不尽相同，请观察、收集部分生活中的杠杆类工具（如剪刀），利用杠杆原理分析它们的作用，并尝试分类。设计意图：延伸课堂探究思维，从物理走向生活，培养将物理知识应用于实际的意识。
㈣ （5分）探究杠杆的平衡条件： （1）如图（a），杠杆在支架上，要使其在水平位置平衡，可将杠杆左端的平
| （1）右 0（2）便于读出力臂大小 2（3）变大
㈤ 探究杠杆的平衡条件（1）如图1所示，若杠杆在使用前左端低，右端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端
（1）在使用此杠杆前发现左端低，右端高，说明杠杆的重心偏左，要使它在水平位置平衡，左、右两端的螺母（或一端的螺母）都要向杠杆上翘的右端调节．所以可以将杠杆右端的平衡螺母向右调节，也可以将左端的平衡螺母向右调节，此后，在整个实验过程中，螺母再调节会改变杠杆重心的位置，使杠杆重力对杠杆平衡又产生影响，因此不能再旋动两侧的平衡螺母． ㈥ 探究杠杆的平衡条件是哪种物理研究方法 探究“杠杆的平衡条件”时，是多次测量得到数据，然后分析数据得出平衡条件的，采取的是归纳法； ㈦ 探究杠杆的平衡条件
实验名称：探究杠杆的平衡条件 ㈧ 探究杠杆的平衡条件：（1）如图（a），杠杆在支架上，要使其在水平位置平衡，可以将杠杆左端的平衡螺母向
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