彈簧力臂30杠桿

1. 彈簧測力計的拉力的力臂

從支點O向力的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是力臂L ₁ ．如圖所示：

2. 杠桿和彈簧測力計

如果把鉤掛A在杠桿上，則手沒有用力就會有一個示數這個示數就是彈簧秤的外殼自身的重內力，如果我容們再用手去拉彈簧秤的拉環B則示數變大，這時的示數是手的拉力與彈簧秤的自身重力的和，也是對杠桿的拉力的正確表示。如果拿倒了，手不拉彈簧秤，彈簧秤沒有示數，但彈簧秤的重力已經讓杠桿承擔了，手再去拉彈簧秤，其示數只是手的拉力的大小，比實際拉在杠桿上的力要小。所以填變小。

3. 杠桿中的力臂

教學目標】 1、通過操作、體驗和對杠桿實例的觀察，歸納出「杠桿是在力的作用下繞一固定點轉動的硬棒」，能說出杠桿的「支點、動力、阻力」；2、通過對實驗探究的分析、論證、評估，建立力臂概念。提高實驗探究的分析、論證能力，增強實驗評估意識；3、經歷探究杠桿平衡條件的過程，採用比較法和綜合分析法科學分析相關數據，得出杠桿的平衡條件「動力×動力臂＝阻力×阻力臂」；4、會畫杠桿中的動力臂和阻力臂，能用杠桿平衡條件解決簡單的具體問題；5、在杠桿的模型建構中領悟物理模型建構的一般方法：選擇樣例——建立初步圖示——圖示改進——建立模型；在探究中領悟「科學的發現往往需要向前再邁一步」。【教學重、難點】1、認識杠桿，探究並得出杠桿平衡條件。2、在探究中建立「力臂」概念,在實際應用中准確畫出杠桿「動力臂、阻力臂」。【設計思路】面向學生的生活世界和社會實踐，吸收教材中活動設計的優點，重組教材結構,按照學生的認知規律設計探究活動。在活動、體驗中認識杠桿，在杠桿的應用中尋求探究的需要，在探究、評估中建立力臂概念並獲得杠桿的平衡條件。整體設計由四組系列活動組成。系列活動一：認識杠桿。設置「拔圖釘」、「尋找身體中的杠桿」兩個層次的操作、體驗活動，形成對杠桿模型的正確認知。系列活動二：探究杠桿的平衡條件。以「用彈簧測力計稱象」創設探究背景，提出探究問題；通過模擬背景事件進行探究，形成杠桿平衡條件的初步結論；再通過實驗論證、評估，明確力臂，得出杠桿的平衡條件。系列活動三：知識應用。通過「畫力臂」完善對杠桿模型的認知，通過解決具體問題，了解杠桿平衡條件的應用。系列活動四：課後探究。由「自學與歸納」、「觀察與探究」組成，旨在加強對杠桿原理的理解，進一步了解杠桿在生活中的應用。【教學流程圖】【教學資源】實驗器材：釘有圖釘的木板、墊木、螺絲刀、羊角錘、扳手；杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架台、直尺、細線；視頻資源：「羊角錘拔鐵釘、開瓶器開瓶蓋、扳手擰螺絲」錄像，自製PPT課件。【教學過程】一、認識杠桿活動1：拔圖釘（教師）木板上釘了一枚圖釘，請把它拔出來（圖1）。（學生）使用不同的方法拔出圖釘。（教師）懂得使用工具是一種智慧的表現。生活中還很多任務是採用工具來完成的。（學生）觀察羊角錘拔鐵釘、開瓶器開瓶蓋、扳手擰螺絲（視頻）；觀察撬石頭、蹺蹺板、抽水機手柄（動畫）。（教師）以上工具在工作時有何共同的特點？（教師）待學生回答出轉動後，用flash演示並說明（圖2）：在物理學中，將一根在力的作用下可繞一固定點轉動的硬棒稱作杠桿（lever)。支點：杠桿繞著轉動的點，即圖中的O點；動力：使杠桿轉動的力，即圖中的F1；阻力：阻礙杠桿轉動的力，即圖中的F2；活動2：尋找身體中的杠桿(學生)尋找並用動作表達出來。（教師）舉例「昂首向天、提起足跟、手提重物」 ；（教師）點評：盡管人體的各種運動相當復雜，但最基本的運動都是由骨骼在肌肉的作用下繞關節轉動產生的，其模型就是杠桿。現代科技工作者從人體手臂得到啟發製造了太空梭的機械臂用以抓捕衛星。設計意圖：本環節採用二層次的活動設計，通過用杠桿來認識杠桿，通過看杠桿來了解杠桿；通過尋找身體中的杠桿來體會杠桿，使學生在活動、體驗中構建杠桿模型。二、探究杠桿的平衡條件[出示探究背景] （教師）2001年6月22日，杭州的一位物理老師用一隻彈簧測力計並藉助杠桿「稱」出了一頭質量約為3t的大像的質量（圖3）。他的具體做法是用一根10m長的槽鋼製作了一根杠桿，在離支點較近的位置掛上鐵籠和大象，在離支點較遠的位置用一把彈簧測力計測出杠桿處於水平平衡狀態時的示數。[提出探究問題] 稱象時，彈簧測力計的示數F1的大小與F2、l1、l2有何關系?[實驗設計]（教師）你能利用桌上的器材設計出合適的實驗裝置進行探究嗎？（師生共同討論）模仿稱象過程，選擇器材，設計實驗。具體裝置如圖4：1、用木製杠桿代替槽鋼，為消除杠桿自重的影響，杠桿應在中點懸掛，並調節平衡螺母使杠桿處於水平平衡；2、用鉤碼代替大象；3、l1、l2可以直接從杠桿上讀出。4、實驗中將彈簧測力計的拉力記作F1，鉤碼的拉力記作F2，OA記作l1、OB記作l2。（師生）探討步驟設計並確定實驗記錄表格。設計思想：控制變數法；步驟一：調節平衡螺母，使杠桿處於水平平衡狀態。步驟二：取F2=1N，l2=10 cm，l1=5cm，測出杠桿處於水平平衡狀態時F1的大小；步驟三：l1、l2不變，增大F2，測出F1；步驟四：F2、l1不變,增大l2，測出F1；步驟五、F2、l2不變,增大l1，測出F1。（教師）引導學生明晰實驗注意點：注意點一：彈簧測力計要調零；注意點二：彈簧測力計豎直向下拉動，待杠桿處於水平平衡狀態時讀數。[進行實驗]學生進行實驗操作，並將數據記錄在表格中（參考數據）：測量序號F2/Nl2/cml1/cmF1/N①11052②1.51053③1.51253.6④1.512151[實驗分析]（教師）引導學生討論並做出分析結論：1、比較①、②，說明：l1、l2不變，增大F2，則F1 增大；比較②、③，說明：F2、l1不變，增大l2，則F1增大；比較③、④，說明：F2、l2不變，增大l1，則F1減小；2、綜合分析①、②、③、④，可得杠桿平衡時: F1 l1= F2l2。3、引申分析：若l1＞l2 則F1＜F2 ，可以省力……(教師)引導學生思考：在上述表達式中，F1是通過彈簧測力計測得的，F2是鉤碼的重力造成的拉力；那麼l1、 l2究竟是什麼呢？是指OA、OB的長度嗎？[實驗論證](教師)請學生採用圖5的操作方式（彈簧測力計豎直上拉），用實驗驗證上述結論的正確性。實驗中取F2=1.5N, OB=10cm,OA=15cm，先計算出杠桿處於水平平衡時彈簧測力計示數，再進行實驗驗證。

(教師)請學生逐步傾斜彈簧測力計（如圖6）。（學生）發現彈簧測力計的示數發生變化。（教師）彈簧測力計傾斜後F2、OB沒有變化，是什麼引起了F1的變化？[實驗反思]（教師）組織學生探究：讓F1為1.5N時杠桿處於水平平衡，假如F1 l1= F2l2成立，則l1為10cm。組織學生用直尺測量尋找l1。（學生）通過測量發現l1為支點O到F1的作用線的垂直距離（見圖7）。（教師）PPT演示，在杠桿中，我們把支點到力的作用線的垂直距離稱做「力臂」。（教師）為什麼我們一開始模仿稱像所做的實驗，結論是成立的呢？（學生）由於杠桿處於水平平衡，拉力豎直向下，所以那時的OA、OB本就是力臂。（教師）點明杠桿的平衡條件（杠桿原理）：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。可以用字母表示成：F1 l1= F2l2。[探究感悟]阿基米德在總結出了「杠桿的平衡條件」後，說：「只要給我一個支點，我就可以撬動地球」。對此，你有何感想？（教師）盡管我們有著古老的文明，早在春秋戰國時期，我們就有了使用桿秤的記錄，我們的祖先早就把杠桿應用於實際生活，也總結出了一些經驗，但卻與 「杠桿原理」擦肩而過。在今天的探究中，我們能夠得到的另一啟發就是「科學的發現往往需要我們向前再邁一步」。設計意圖：本環節是本課的中心，在本課重點的突破上採用了三步走，先是利用背景創設引起學生探究慾望，通過模擬背景進行探究，得出杠桿平衡條件的初步結論；接著通過對探究結論的驗證、評估與反思明確再探方向；最後利用再探究，由學生在尋找中建立杠桿力臂的概念，在化解力臂認知難點的同時得出杠桿的平衡條件。三、試一試問題一、標出圖甲杠桿中的力F1、F2的力臂；問題二、圖乙中，F1的作用點在A，請畫出撬圖釘時所需要的最小的力。學生作答，教師點評。解答如下：問題一：畫力臂的方法，先找支點和力的作用線，從支點向力的作用線做垂線，用l1表示動力臂，用l2表示阻力臂（見圖10甲）。問題二：由F1 l1= F2l2知， l1最大時，F1最小；連接OA即為最大的l1，從A點做OA的垂線向下即為F1的方向（見圖10乙）。設計意圖：問題一旨在加強對力臂的理解，問題二旨在加強對杠桿的平衡條件理解的同時，加深對力臂的理解。四、小結與作業（教師）本節課我們主要探討了什麼是杠桿，探究得出了杠桿的平衡條件，在探究中，我們通過測量找到了力臂。但這只是對杠桿有了初步認識，課後請同學們思考以下問題:自學與歸納 閱讀書本第6頁內容，解決稱像問題中的計算，並歸納利用杠桿原理解決問題的一般方法。觀察與探究 生活中的杠桿類工具有很多，它們的作用也不盡相同，請觀察、收集部分生活中的杠桿類工具（如剪刀），利用杠桿原理分析它們的作用，並嘗試分類。設計意圖：延伸課堂探究思維，從物理走向生活，培養將物理知識應用於實際的意識。

4. 杠桿彈簧測力計向左上方拉

答案：A 解析： 不管向左上方拉，還是向右上方拉，動力臂均減小．根據杠桿的平衡條件可知，拉力變大．

5. 杠桿與彈簧測力計的夾角是30度這個怎麼說

設 B 點處 力臂為 1個長度單位
則 A 點處 力臂為
(1+2)*sin30 = 3/2
90*1 = f*3/2
f = 90*2/3 = 60 牛頓

6. 彈簧測力計怎麼測力臂

應該是不能的
你可以試著找一下杠桿的三要素
支點、力和力臂
彈簧測力計使用時,不能找到其支點
所以這不能稱之為一個杠桿
問題不成立啊
而且,應該不會出現只有一個力臂為0的情況的
要麼就是兩個同時為0

7. 彈簧測力計在杠桿上傾斜拉時的力臂

（1）杠桿在水平位置平衡，杠桿的重心通過支點，杠桿重的力臂為0．

（2）杠桿在水平位置平衡，並且力豎直作用在杠桿上，力的力臂在杠桿上，便於測量力臂大小．
根據杠桿平衡條件F ₁ L ₁ =F ₂ L ₂ 得，1.5N×20cm=F ₂ ×15cm，∴F ₂ =2N．
（3）如右圖，當彈簧測力計傾斜拉動杠桿時，力臂OD小於OB，力臂變小，阻力和阻力臂不變，彈簧測力計的拉力會變大．
故答案為：（1）0；（2）力臂在杠桿上，便於測出力臂大小；2；（3）變大．

8. 彈簧測力計是杠桿嗎

（1）桿秤、台秤、托盤天平都可以簡化成在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒，符合杠桿的定義，利用了杠桿原理； （2）彈簧測力計是根據彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長就越長的原理製成的． 故選A．

9. 彎曲的杠桿怎麼求力臂等

作用力方向和傳動點之間的垂直線就是了。

10. 彈簧測力計斜著拉杠桿的力臂

用彈簧測力計沿BC方向拉杠桿，拉力的作用點在B點，方向沿BC向下，過拉力的作用點，沿拉力的方向畫一條有向線段，用F表示； 反向延長拉力的作用線，然後過支點O做F的垂線即為F的力臂L，如圖所示：