11.1 探究：杠杆的平衡条件-课件-2025-2026学年2024沪科版物理八年级全册教学课件（46页PPT）

(课件网) 11.1 探究：杠杆的平衡条件 一、课程导入：生活中的杠杆平衡现象 （一）情境展示与思考引导 场景呈现：展示多组生活画面 ——— 公园里，体重不同的两人坐在跷跷板两端，通过调整位置，跷跷板能保持水平静止；建筑工地上，工人使用撬棍撬动沉重的石块，只需在撬棍一端施加较小的力，就能克服石块的重力；天平称量物体质量时，左右托盘放置不同质量的物体和砝码，天平横梁能处于水平平衡状态。 问题抛出：“同学们，在这些场景中，跷跷板、撬棍、天平都可看作杠杆，它们在不同力的作用下能保持平衡。那么，杠杆满足什么条件时才会平衡呢？动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？” 导入目标：借由生活中常见的杠杆平衡实例，激发学生对杠杆平衡条件的探究欲望，让学生明晰本节课重点在于探究杠杆平衡时各物理量间的内在联系，培养学生从生活现象中提炼物理问题的能力。 二、实验探究：杠杆平衡条件的探寻 （一）实验目的 探究杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的定量关系。 （二）实验器材 杠杆：选择质地均匀、长度适中（如 1m 左右）的直杆，杆上标有均匀刻度，便于直接读取力臂大小，且其质量分布均匀，可降低自身重力对实验结果的干扰。 钩码：若干个，每个钩码质量已知且相等（如每个 50g），用于为杠杆提供动力和阻力。 铁架台：稳固支撑杠杆，确保杠杆能绕支点自由转动。 弹簧测力计：精确测量力的大小，量程选择 0 - 5N，分度值 0.1N，用于在实验中施加不同方向和大小的拉力。 细线：用于悬挂钩码和连接杠杆，要求细线质量轻、强度高，对实验结果影响可忽略不计。 刻度尺：测量力臂长度，量程 0 - 15cm，分度值 1mm，保证测量精度。 （三）实验原理 杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动的状态。本实验基于力矩平衡原理，即动力矩等于阻力矩。力矩等于力与力臂的乘积，所以当杠杆平衡时，动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂（\(F_1L_1 = F_2L_2\)）。 （四）实验步骤 组装与初始调节 将杠杆的中点位置准确支在铁架台上，使杠杆能绕支点灵活转动。观察杠杆的初始状态，若杠杆未在水平位置平衡，调节杠杆两端的平衡螺母。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，直至杠杆在水平位置平衡。此操作有两个关键作用：一是使杠杆的重心位于支点处，从而消除杠杆自身重力对实验结果的影响；二是杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可直接从杠杆刻度上读出力臂大小，极大地方便了实验测量。 实验数据采集（钩码实验） 将钩码用细线分别挂在杠杆的两侧。把支点右边钩码对杠杆的作用力设定为动力\(F_1\)，支点左边钩码对杠杆的作用力当作阻力\(F_2\)。调节钩码在杠杆上的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。此时，用刻度尺准确测量并记录动力臂\(L_1\)（从支点到动力作用线的垂直距离，在水平位置平衡时，可直接从杠杆刻度读出）、阻力臂\(L_2\)，同时记录动力\(F_1\)和阻力\(F_2\)（根据所挂钩码的质量和重力公式\(G = mg\)计算得出，如一个钩码质量\(m = 50g = 0.05kg\)，重力\(G = 0.05kg 10N/kg = 0.5N\)），将这些实验数据详细填入预先设计好的表格中。 改变阻力和阻力臂的大小，例如增加或减少左侧钩码数量，或改变左侧钩码悬挂位置。相应地调节动力和动力臂的大小，通过改变右侧钩码数量或位置，使杠杆重新在水平位置平衡。再次准确测量并记录此时的动力\(F_1\)、动力臂\(L_1\)、阻力\(F_2\)、阻力臂\(L_2\)，重复该步骤，进行多次实验，获取多组不同的数据，以确保实验结论具有普遍性和可靠性。 实验拓展（弹簧测力计实验） 在杠杆的一侧挂上适量钩码作为阻力，在其他位置用弹簧测力计拉 ... ...