初中物理苏科版九年级全册1 杠杆教学ppt课件

这是一份初中物理苏科版九年级全册1 杠杆教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了导入新课，第一节杠杆，学习目标，目录导航，02课堂总结，课堂总结，03实践与练习，实践与练习，综合提升训练等内容，欢迎下载使用。

人类很早以前就学会使用杠杆了。壮丽辉煌的咸阳宫曾蔚然矗立于八百里秦川。司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。下图就是我们的祖先在建造宫殿时的情景。你能讲出其中的道理吗？
两千多年前古希腊哲学家、数学家、物理学家——阿基米德曾说过这样的豪言壮语：若给我一个立足点和一根足够长的棒，我可以搬动地球。阿基米德的豪言壮语对吗？包含着怎样的知识？
1 知道杠杆的概念，会画杠杆的力臂。 2 通过实验探究，知道杠杆的平衡条件；会用杠杆的平衡条件解题。 3 3 了解杠杆的应用，能按一定的标准对杠杆进行分类。
01 学习新课
1. 探究杠杆的工作情况
（1）做一做木板上钉了一枚图钉，你能直接用手把它拔出来吗？请从图中选择合适的工具把图钉拔出来。（2）议一议你是怎样拔出这枚图钉的？有哪些不同的方法？哪一种方法更方便、省力？
（3）归纳 ①先用螺丝刀将图钉撬出一点，再用羊角锤拔出图钉；②还可用螺丝刀将图钉撬出一点，再用钳子拔出图钉；③若图钉帽未紧贴木板，也可直接用羊角锤或钳子拔出图钉.（答案不唯一，方法有多种，合理即可）在以上方法中，用羊角锤拔出图钉最方便、省力.
（4）指出图中的工具在工作时有哪些共同点
羊角锤、撬棒和抽水机的柄都是硬的，都可在力的作用下绕着固定点转动.
人用力拉羊角锤的柄，羊角锤可绕着O点转动，可将钉子拔出来
人用力推撬棒，撬棒可绕着O点转动，可将木箱撬起来
人用力压抽水机的柄，柄可绕着O点转动，将活塞提上来
物理学中，将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。
3. 杠杆的“五要素”（以用螺丝刀撬图钉分析 ）（1）支点O ：杠杆绕着转动的点；（2）动力F1 ：使杠杆转动的力；（3）阻力F2：阻碍杠杆转动的力；（4）动力臂l1：从支点到动力作用线的距离 ；（5）阻力臂l2：从支点到阻力作用线的距离 。
4. 透析杠杆五要素（1）支点 一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。（2）动力与阻力作用点都在杠杆上；分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。
（3）力臂支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离；力臂不一定在杠杆上（如图中l1）；若力的作用线过支点，则力臂为0。
第一步：先确定支点O和动力F1 、阻力F2的方向；如图所示。第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示。第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。
视频欣赏——《杠杆与杠杆的五要素》
【例题1】关于杠杆，下列说法中正确的是（ ）A. 杠杆一定是一根直的硬棒B. 杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置C. 力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上D. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
AB. 杠杆，是一根硬棒，但不一定是直的，杠杆的支点一定在杠杆上，不一定在杠杆的中间位置，所以A、B选项是错误的.C.力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上，选项C正确.D. 从支点到动力作用线的距离叫动力臂，所以D选项错误.
【例题2】如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。选项图能正确表示它工作示意图的是（ ）
由题图知，向上用力时，起子围绕左端O转动，因此O为支点。又因为动力F１的方向向上，使杠杆沿逆时针转动，所以阻力F2的方向向下，使杠杆沿顺时针转动。图B正确。
由支点O向拉力F的作用线作垂线，则垂线段的长即为拉力 F的力臂l1 ；重物G对杠杆的拉力，其作用点在杠杆上的B点，方向竖直向下，由支点O向重力的作用线作垂线，即为重力G的力臂l2 ；如图所示.
【例题3】如图，硬棒OB能绕支点O转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上，B处悬挂重物。请画出物体所受的重力G的力臂和拉力F的力臂，分别用 l1和l2表示。
知识二 杠杆的平衡条件
①为什么体重不同的两人能让跷跷板水平静止？
在杠杆的使用中，杠杠的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆满足什么条件时才会平衡呢？下面我们一起探究。
②为什么重力相同的两人不能让跷跷板水平静止？
1. 学生实验：探究杠杆的平衡条件
杠杆的平衡：杠杆静止或匀速转动，就说杠杆处于平衡状态。
【提出问题】杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？【猜想与假设 】动力+动力臂=阻力+阻力臂 动力- 动力臂=阻力- 阻力臂动力×动力臂=阻力×阻力臂 动力: 动力臂=阻力: 阻力臂…………
【实验与记录】（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡。（2）如图所示，在杠杆左边挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在某一位置竖直拉住杠杆。设在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力F1是动力，动力臂为L1，钩码对杠杆的拉力F2是阻力，阻力臂为L2。（3）在下列情况下测量并记录动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2的大小。
①保持钩码和弹簧测力计的位置不变，改变钩码的数量；
②保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置；③保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置。
【交流与小结】分析表中的数据，找出它们之间的关系。你从中有什么发现？对实验中得到的每组数据，可尝试对它们进行加、减、乘、除等运算，以探求规律。【实验结论】
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 F1l1＝F2l2　
视频演示——《探究杠杆的平衡条件》
2. 杠杆的平衡条件
（2）应用时注意：①应用公式 F1 L1=F2 L2 计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同（cm或m）。②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。
【例题3】小宇在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，则应将平衡螺母向______（“左”/“右”）调节；（2）杠杆平衡后，小宇在图甲所示的A点处挂4个钩码，在B点处应挂 ______个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。
（3）如图乙所示，他改用弹簧测力计在C处竖直向上拉，若每个钩码重0.5N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数为____N，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 ______（选填“变大”“变小”或“不变”），其原因是______。
【例题4】用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，两种撬动方法如下图所示；下列说法正确的是（　　）A．使用图甲的方法更省力B．图甲中，动力臂是AB C．使用图乙的方法时，钢棒为费力杠杆D．图乙中，动力臂是AD
ABD．如图所示：图甲中B点是杠杆的支点，动力臂是BE，而不是AB；阻力臂是 ，图乙中D点是杠杆支点，动力臂是AD，阻力臂是 ；根据杠杆平衡条件可知，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，乙图中动力臂大于甲图中的动力臂，所以使用图乙中的杠杆更省力，故AB错误，D正确；C．如图乙所示，杠杆动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误。
知识三 生活中的杠杆
【想一想】如图甲所示，是利用撬棒撬石头时的情景，请仔细观察它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？如图乙所示，是利用食品夹时的情景，请仔细观察它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用它们时，是省力？还是费力呢？
【分析】根据杠杆的平衡条件进行分析：如图所示，人的动力为F1 ，动力臂为l1 ，阻力为F2，阻力臂为l2。根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2
①若l1＞l2，则F1 F2
提示：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
③若l1＜l2，则F1 F2
②若l1 = l2，则F1 F2
（1）省力杠杆的特点 动力臂 l1大于阻力臂l2，省力费距离。使用省力杠杆时，动力作用点移动的距离AAʹ大于阻力作用点移动的距离BBʹ ，即费距离。
（2）省力杠杆的实例分析如图甲所示是钢丝钳，可以看做是两个杠杆的组合。其中O是支点，A点是动力的作用点，B点是阻力作用点。因为动力臂l1大于阻力臂l2，所以是省力杠杆。
（3）生活中的一些省力杠杆这类杠杆的共同特点是动力臂l1大于阻力臂l2，所以使用时都是省力杠杆。
如甲图所示，赛艇的船桨是一种杠杆，乙图是船桨的杠杆模型。划船时船桨绕着O点转动，所以O点即为支点；手的作用力F1为动力，作用点为A点；水对船桨的力F2为阻力；因为动力臂l1小于阻力臂l2，所以是费力杠杆，但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。
（1）费力杠杆的特点 动力臂l1小于阻力臂l2，动力F1大于阻力F2；使用时，动力作用点移动的距离小于阻力作用点移动的距离，即省距离。
（2）费力杠杆的实例分析筷子：在使用筷子时，筷子绕着C点转动，所以C点即为支点；手的作用力F1为动力，其方向与筷子垂直，作用点为B点；物体对筷子的力F2为阻力，作用在A点；因为动力臂l1小于阻力臂l2，所以是费力杠杆。
（3）生活中的一些费力杠杆这类杠杆的共同特点是动力臂l1小于阻力臂l2，所以使用时都是费力杠杆。
（1）等臂杠杆的特点 动力臂l1等于阻力臂l2，动力F1等于阻力F2 ，不省力也不费力，不省距离也不费距离。使用时，动力作用点移动的距离等于作用点移动的距离。
（2）生活中的一些等臂杠杆这类杠杆的共同特点是动力臂l1等于阻力臂l2，所以使用时动力与阻力相等，动力与阻力移动的距离也相等。
4. 总结——杠杆的分类
视频讲解——《寻找生活中杠杆的应用》
剪刀是生活中常见的工具，它也是一种杠杆。你是否注意到，从事不同行业的人所用的剪刀各有特点？
结论：当阻力不变时，被剪物体离支点越近，阻力臂L2越小，动力F1越小（越省力）。
园艺师使用的剪刀有很多种，如修整冬青树的势刀、剪花枝的剪刀等，它们各有特点。请你调查一下，园艺师使用了哪些剪刀?它们各有什么特点?为什么这样设计?
骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，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绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。例如，当手握哑铃向上运动时，上臂中的肱三头肌伸展、肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动。在这里，前臂骨骼可以看成杠杆，肘关节是支点，哑铃对手的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂骨骼施加的力则是动力。
根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2 因为 l1＜l2，所以 F＞G前臂骨骼实质是一个费力杠杆。
如图所示，当手托住铁球并绕腕关节向上转动时，手就是一个杠杆，铁球压在掌心上的力是阻力，腕关节是支点，前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生动力，使托住铁球的手向上转动。
根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2 因为 l1＜l2，所以 F1＞F2前臂骨骼实质是一个费力杠杆。
人体有600多块肌肉，它们在神经系统的控制下，分别负责各部位的运动。当你做抬腿、伸臂、点头、叩齿等动作时，你就用到了身上各种各样的杠杆。
人体中的杠杆为科技工作者的创造和发明提供了很多启示，机器人和国际空间站上的机械臂的发明就是其生动的体现。
【例题5】在如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．支点在起子与瓶盖中间接触处，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B．支点在夹子两壁连接处，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C．支点是锤子与地面的接触点，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D．支点在夹子两壁连接处，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
【例题6】据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质量。在称象过程中，他还用到了吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，如图（a）所示。他首先将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡，测得OB=7 cm。将大象引入铁笼，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得OA=9 m，弹簧测力计的示数为200 N。试计算大象的质量（g取10 N/kg）。
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒.①支点：杠杆可以绕其转动的点0.②动力：使杠杆转动的力F1 （人施加的力）.③阻力：阻碍杠杆转动的力F2 （物体施加的力）.④动力臂：从支点到动力作用线的距离l1.⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2.①平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时.②平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2　①省力杠杆：l1＞l2，F1＜F2，省力，费距离.②费力杠杆：l1＜l2 ，F1＞F2，费力，省距离.③等臂杠杆：l1=l2， F1=F2，不省力，也不费距离.
1. 指出图中各种杠杆工作时的支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂，并说明这些杠杆中哪些是省力的，哪些是费力的。
2. 在“探究杠杆的平衡条件“实验中，我们也可用在杠杆支点的两边分别挂钩码的方法，来探究杠杆的平衡条件。如图所示，在杠杆的左边距支点20cm处挂了四个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，如何在杠杆的右边挂钩码?(钩码的质量相等)
根据杠杆的平衡条件：F1 L1=F2 L2
m1 gL1= m2 gL2
m1 L1= m2 L2
若 L2= L1 则 m2 = m1若 L2=0.5 L1 则m2 =2 m1 所以可在右边20cm处挂4个钩码，或在10cm处挂8个钩码。
3. 小制作：蜡烛跷跷板。将一支蜡烛的两端削尖，在中间垂直插入一枚大号缝衣针，把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上，就做成了一个蜡烛跷跷板。用小刀对蜡烛的两端进行加工，使跷跷板能在水平位置平衡。点燃蜡烛的两端，蜡烛跷跷板会怎样运动?你能说明其中的道理吗?
因为缝衣针不可能正好插在蜡烛的重心位置，质量略大的一端向下倾斜，火苗向上烧，使蜡烛的这一端熔化较快，质量很快小于另一端，从而向上翘起(另一端就会下倾)；同理，当另一端质量变小后又向上翘起……蜡烛跷跷板就这样不停地往复摆动。
04 综合提升训练
1. 如图所示，O点为杠杆支点，在杠杆右端施加力F，某同学画出力F的力臂l，其中正确的是（　　）
力臂是支点到力的作用线的垂直距离，即力臂与力F的作用线垂直，故A正确，BCD错误。故选A。
A B C D
过支点O作动力F1作用线的垂线，垂线段即为动力臂L1，阻力F2为重物上方绳子对杠杆向下的拉力，方向竖直向下，如图所示。物体对杠杆的拉力即杠杆所受阻力F2，作用点在杠杆上，方向竖直向下，由图知支点是O，从O点向动力F1的作用线作垂线，即为动力臂L。如图所示。
2. 如图甲所示，杠杆保持静止，O为支点，请画出动力F1的力臂L1和阻力 F2的示意图。 如图乙所示，请在图中画出力F1的力臂L及杠杆所受阻力F2的示意图。  
3. 下列工具正常使用时，属于费力杠杆的是（　　）A．开瓶器 B．核桃夹 C．镊子 D．羊角锤
A．起子启瓶盖时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符题意；B．核桃夹的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符题意；C．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符题意；D．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符题意。
A B C D
4．如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重物G，在A端施加一个竖直向下的力F，使杠杆处于图示的位置静止。下列说法正确的是（　　）A．此时杠杆不平衡B．此时该杠杆是费力杠杆
C．要使A端的力最小，F的方向应垂直OA向下D．此时 G×OB≠F×OA
A．杠杆处于静止状态，所以此时杠杆平衡，故A错误；B．O为支点，动力臂大于阻力臂，因此为省力杠杆，故B错误；C．阻力与阻力臂一定时，要使A端的力最小，则需要动力的力臂最大，F的方向垂直OA向下时，力臂达到最大值，故C正确；
5．如图所示，一轻质杆OA一端固定在竖直墙上，可绕O点转动，已知OA＝0.3m，OB＝0.2m，在A点处悬挂一个6kg的重物，若在B处施一竖直向上的拉力F，使杠杆在水平线上平衡，求：（1）重物的重力是多少？（g＝10N/kg）（2）此时拉力F为多少？
6．小阳利用图所示的实验装置探究杠杆的平衡条件，其中，杠杆上相邻刻线间的距离相等，每个钩码所受重力均为0.5N。（1）杠杆水平平衡后，在杠杆上的A点悬挂了3个钩码，如图甲所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂______个钩码；（2）接下来，他将弹簧测力计挂在C点继续实验，如图乙所示，在用弹簧测力计由竖直向上拉C点逐渐变为沿图丙中虚线方向斜向上拉C点，且始终保持杠杆在水平位置平衡的过程中，弹簧测力计的示数逐渐变大，请你解释原因__________ 。