初中科学浙教版（2024）九年级上册简单机械教学课件ppt

这是一份初中科学浙教版（2024）九年级上册简单机械教学课件ppt，共78页。PPT课件主要包含了课堂总结，练习与应用，提升训练等内容，欢迎下载使用。
观察图的跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械，你认为这些机械有什么共同的特点呢？
镜头拉回现代，一块大石头挡住了道路，为了防止过往车辆撞上，父子俩找来结实的撬棒，将撬棒的一端抵住巨石，另一端下方垫上一块小石头作为支撑，随后用力上抬撬棒的把手，原本纹丝不动的大石头，竟缓缓地被撬动、挪开了。
再将目光投向公园的角落，两位小朋友坐在跷跷板两端，用力一蹬地面，跷跷板一端迅速翘起，伴随着欢声笑语，两人一上一下，快乐地 “飞翔” 着。
平时生活中，我们都在使用一些简单机械。
实际上 , 任何复杂的机械都是由一些简单机械组合而成的。使用机械可以使我们做功更加容易，极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。其实，这些工具都运用了杠杆原理,它们都属于杠杆。那么什么样的工具才能称为杠杆呢?杠杆由哪些要素组成呢?
1. 识别杠杆并了解杠杆的五要素2. 研究杠杆的平衡条件及应用3. 知道杠杆的分类及特点4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
1. 杠杆2. 杠杆的平衡条件3. 杠杆的应用4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
第4节 简单机械
（1）观察一些工具 观察生活中使用的一些工具，这些工具在使用时，有什么共同的特点? 它们的共同特征是：受到力的作用、能绕某一点转动、是一根硬棒。
（2）杠杆： 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。
（1）描述杠杆特征的“五要素”支点：杠杆可以绕其转动的点O.动力：使杠杆转动的力F1.阻力：阻碍杠杆转动的力F2.动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离l1.阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离l2.
注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。
（2）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——《力臂的画法》
视频欣赏——《杠杆与杠杆的五要素》
在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你画出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。
完成后，请同学间相互交流、检查，如有错误，请指出、纠正。
人体中有不少骨也构成了杠杆，正是这些杠杆系统给予人类完成各种动作的能力。
分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分：
移动肢体或物体——阻力的来源。
肌肉收缩——动力的来源；
两根骨之间可以活动的关节——支点；
视频欣赏——人体中的杠杆
寻找人体上的杠杆：将头部抬起、踮起脚跟，如图所示。头部或脚板是否可以看做杠杆？
视频欣赏——探究杠杆的条件
1. 体验杠杆平衡
（1）杠杆平衡当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。（2）体验杠杆平衡 【想一想】前面学习过，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态（如二力平衡状态）。当杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，那么，影响杠杆平衡的因素还有哪些呢?
【实践体验】如图所示，将直尺调整到静止状态。改变放置物品的轻重及位置，再次调节使直尺处于静止状态。【分析论证】实验结果表明，直尺是否能够处于平衡状态，不仅与物品的轻重有关，还与物品的位置有关。
（3）认识力臂的影响【提出问题】推动杠杆需要的动力与力臂的长短是否有关?【猜想】通过生活体验提出猜想。 例如，推门时，门可以看做一个杠杆，推力作用的位置不同，作用的效果也不一样，越靠近门轴（C处）越费力。看来，推动杠杆需要的动力很可能与动力臂的长短有关。动力臂越长，需要的动力可能就越小。动力臂越短，需要的动力可能就越大。
【检验】如图所示，用钩码和一只弹簧测力计进行实验。①先在垂直于杠杆的方向B处施力，待杠杆水平静止，记录弹簧测力计的示数和力臂的长短（从支点O到拉力作用线的距离）。
②再逐渐改变测力计与杠杆的角度，在A处施力，待杠杆水平静止，记录弹簧测力计的示数和力臂的长短（从支点O到拉力作用线的距离）。比较两次实验数据可知：在A处施力时，拉力变大。【结论】影响杠杆平衡的不只是力的大小，还有力臂的长短。力臂长，力小；力臂短，力大。
2. 探究杠杆的平衡条件
探究杠杆的平衡条件，就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系。容易想到：杠杆支点两侧所受的动力、阻力，以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡，所以应该找出这四个量之间的关系。我们可以先保持杠杆一侧的两个量不变，如左侧的阻力和阻力臂，改变另一侧的两个量，即右侧的动力和动力臂。然后再保持右侧的动力和动力臂不变，改变左侧的阻力和阻力臂。综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。
把杠杆安装在支架上，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。
使杠杆保持水平并静止的目的：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出力臂。
（1）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。
（2）把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入下表。
（3）保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1的大小，再做几次实验，把数据填入下表。（4）保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，把数据填入下表。
实验结果表明，要使杠杆平衡，需要满足以下条件：
动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2
分析表中的数据，找出它们之间的关系。
（1）多次测量获得多组实验数据的目的是避免偶然性，获得普遍性的结论。（2）平衡螺母的调节在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。
（3）使用弹簧测力计进行实验 在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。读出动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2之，也可获得实验数据。
注意：弹簧测力计一定沿竖直方向施加力。
如图甲所示，弹簧测力计沿竖直方向施加力时，力臂l1=10cm，可以直接读出。
如图乙所示，弹簧测力计不沿竖直方向施力，力臂为l2， l2 ＜l1=10cm，不能直接从杠杆上读出。
视频演示——《探究杠杆的平衡条件》
3. 杠杆的平衡条件
这就是阿基米德发现的杠杆原理。
为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡？可以使杠杆的重心落在支点处，此时杠杆自身重力的力臂为0，从而消除了杠杆的重力对实验的影响。可以从杠杆上直接读出力臂的大小。
【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大于阻力作用点阻力移动的距离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，赛艇的船桨也是一种杠杆，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阻力移动的距离，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阻力移动的距离。
（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。
你还能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？如图所示，赛艇上的桨属于哪类杠杆？
如图，l1＜l2，则F1＞F2，使用杠杆要费力，为费力杠杆。
通过对省力杠杆和费力杠杆的进一步分析，可以发现：使用省力杠杆虽然省力，但是动力移动的距离比阻力移动的距离大。而使用费力杠杆虽然费力，但是动力移动的距离比阻力移动的距离小。故省力杠杆可以省力但费距离，费力杠杆费力却省距离。
判断杠杆类型的方法①根据力臂大小判断；②根据使用简单机械的目的，如使用鱼竿钓鱼是为了钓远处的鱼，是为了省距离，所以是费力杠杆，使用撬棒撬石头是为了省力，所以是省力杠杆。
（1）桔槔是古代的取水工具。人们在井边竖一根立木，或就地利用树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石块，另一端系绳和水桶。不取水时，石头位置较低；当要取水时，人借助体重向下用力将横木系水桶的一端往下拉，另一端大石块的位置则上升。当水桶装满水后，就让另一端的大石块下降，通过杠杆的作用，将水桶提升。因此，使用这种提水工具时可以减轻劳动强度。
（2）踏碓踏碓是古代的舂米工具，由杵臼演变而来，也运用了杠杆原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端装一块大石头，用脚连续踩踏木杠的另一端，石头就连续起落，去掉石臼中稻谷的皮。
（3）水碓在踏碓的基础上，人们又发明了利用水力的水碓，水碓的原动轮是一个大型卧式水轮，轮的轴上装有一排互相错开的拨板，用以拨动碓杆，碓杆的一端装有碓头，水轮转动时，就使几个碓头相继舂米。它不仅用于粮食加工，还用于舂碎香料、陶土等。
我国古代还有许多杠杆的应用。明代的科技著作《天工开物》中就记载了许多利用杠杆的器具，有兴趣的同学可以进一步研究。
在力的作用下能绕固定点转动的硬棒
支点0：杠杆绕着转动的固定点
动力F1：使杠杆转动的力（人施加的力）
阻力F2：阻碍杠杆转动的力（物体施加的力）
动力臂l1：从支点到动力作用线的距离
阻力臂l2：从支点到阻力作用线的距离
平衡：杠杆在动力和阻力作用下保持静止或或匀速转动
平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
等臂杠杆：l1=l2， F1=F2，不省力，也不费距离
费力杠杆：l1＜l2 ，F1＞F2，费力，省距离
省力杠杆：l1＞l2，F1＜F2，省力，费距离
第一个和第三个是省力杠杆。铁片的硬度大，剪铁片应该选用第一个；纸张硬度小，为便于裁剪，剪纸可选用第二个。剪树枝一是硬度较大，二是需要伸长臂来剪，所以应该选用第三个。
【例题】各式各样的剪刀都是一对对的杠杆。在图中，哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆?要剪断铁片，应该使用哪种剪刀?剪纸时应该使用哪种剪刀?修剪树枝时应使用哪种剪刀?为什么?
【例题】如图所示，在探究杠杆的平衡条件时，如果挂钩码前杠杆没有水平静止，你应该怎样调节杠杆两端的螺母？
将左端的螺母向右调节，或将右端的螺母向右调节，或同时将左、右两端的螺母向右调节。
【例题】搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，人手向上的力F应为多大?
独轮车相当于杠杆，轮子的轴心是支点O，手施加的向上的力F为动力，车厢和砖头的总重力G为阻力。因此，动力臂l1=1m，阻力臂l2=0.3m
1、关于杠杆，下列说法中正确的是（　D　）
2、如图所示，一轻质杠杆OA在力FA、FB的作用下保持水平平衡，O为杠杆的支点，则下列关系式中正确的是（　D　）
3、如图所示为一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（　C　）
4、劳动教育越来越重要，许多同学在劳动中获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家，她接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧，如图所示。假如扁担的一头重一头轻，在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你根据劳动体验结合杠杆平衡知识，判断下列说法中正确的是（　B　）
5、美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是( )A．F1可能，F2不可能B．F1不可能，F2可能C．F1和F2都可能D．F1和F2都不可能
6、如图，一块厚度、密度均匀的长方体水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则( )A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂长C．F甲＞F乙，因为乙方法的阻力臂短D．F甲＝F乙
7、图甲中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图乙中杠杆AB，移动支架，可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重。
（1） 人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下。
① 在图乙中画出F1的力臂l1。
② F2的力臂l2＝ （用F1、F2、l1表示）。
（2） 同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该压力变小，杆仍保持水平静止，支点O应向 （填“A”或“B”）端移动。
8、如图是某高架桥梁横截面的示意图。桥面可视作一个杠杆，货车因超重导致桥面发生侧翻，此时支点是____(选填“A”或“B”)。若涉事货车对桥面的压力为F货，压力的作用点到A、B的水平距离分别为l1、l2，桥面(含汽车)的总重力为G桥，重力的作用点到A、B的水平距离分别为l3、l4，则发生侧翻的条件为______________。若货车沿大桥______(选填“外”或“内”)侧车道行驶，桥面侧翻可能就不会发生。
9、小明有一件重约为15N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一个弹簧测力计（0～10N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：
（1） 取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度如图丙所示，LAB＝ cm。（2） 用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N。
（3） 交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时弹簧测力计读数F2＝6.0N。（4） 由此可以计算出该工艺品的重力G＝ N。（5） 计算出O点到端点A间的距离LOA＝ cm。（6） 反思：要准确找出O点的位置，除准确测量外，关键实验条件是 （写出一个条件即可）。
10、如图甲是古代劳动人民用工具提起木料的情景。如图乙所示，BO∶OC＝1∶5，木料的体积为4m3，木料的密度为0.5×103kg/m3，g取10N/kg，绳子重力及摩擦均不计。
（1） 求该木料所受重力。
解：（1） 该木料的体积为4m3，木料的密度为0.5×103kg/m3，则木料所受的重力G＝mg＝ρVg＝0.5×103kg/m3×4m3×10N/kg＝2×104N
（2） 若图乙情形中，在B端有一木料对绳子的拉力F1为1×104N，则当F2为多大时，该木料刚好被抬起？
11、如图所示为自动升降单杆晾衣架，顶盒中有牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔，相邻两孔间距相等，甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把重为30N的衣服（含衣架）挂在5号孔（不计晾杆和绳的重力，不计摩擦和空气阻力）。
（1） 绳甲对晾杆的拉力为F甲，绳乙对晾杆的拉力为F乙，则F甲 ⁠ （填“大于”“小于”或“等于”）F乙。
（2） 此时绳甲对晾杆的拉力F甲为 N。