初中物理苏科版（2024）九年级上册（2024）一、杠杆教学课件ppt

这是一份初中物理苏科版（2024）九年级上册（2024）一、杠杆教学课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了导入新课，学习目标，重点难点，学习内容，活动1拔图钉，做一做，议一议，杠杆的五要素，试着画出各力的力臂，力臂作图步骤等内容，欢迎下载使用。
阿基米德为何能有如此气魄？一根硬棒真的有那么大的力量吗？
1. 什么是杠杆2. 杠杆的平衡条件3. 杠杆原理的应用4. 课堂小结5. 练习与应用6. 提升训练
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。
你是怎样拔出图钉的?有哪些方法?哪一种方法更方便、省力?
观察图中的跷跷板、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?
硬棒；在力的作用下；绕固定点转动
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
支点O：杠杆绕着转动的点
动力F1：使杠杆转动的力
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
阻力F2：阻碍杠杆转动的力
力的作用线：力所在的直线
（1）确定支点；（2）画力的作用线（过F1、F2的直线）；（3）从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上；（4）标出力臂。可简记为“一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂”。
【例1】如图所示的跷跷板、羊角锤、开瓶器，都是杠杆。结合这些实例，分析下列有关杠杆的描述，正确的是（     ）A．杠杆一定是直的硬棒B．动力和阻力一定位于支点两侧C．杠杆不一定有支点D．杠杆受到的动力和阻力方向可能是相同的
【例2】关于杠杆和力臂，下列说法中正确的是（　　）A．力臂是支点到力的作用点的距离B．杠杆的形状可以是任意的C．力臂总在杠杆上D．以上说法均不正确
【解析】A．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，并非支点到力的作用点的距离，故A错误； BD．杠杆是能绕固定支点转动的硬棒，硬棒的形状可以是任意的，故B正确，D错误。C．当力的作用线不与杠杆垂直时，力臂是支点到力的作用线的垂直距离，此时力臂不在杠杆上，故C错误。 故选B。
【例3】请在图中作出杠杆阻力F2的示意图，并画出动力F1的力臂l1。
当杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动，我们就说杠杆处于平衡状态。那么，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呢？今天我们就来探究这个问题。
1.安装杠杆，调节两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
消除杠杆自身重力对实验的影响；保证力臂沿杠杆，便于测量。　
2.如图所示，在杠杆左边挂一定数量的钩码，用弹簧测力计在杠杆右边某一位置竖直拉住杠杆。设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12。当杠杆在水平位置平衡时，测量F1、l1、F2、12的大小，并将数据记录在下表中。
3.在下列情况下使杠杆在水平位置平衡，将相关数据记录在上表中： (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。
分析表中数据，找出它们之间的关系。你有什么发现?
实验表明，杠杆平衡时动力×动力臂=阻力×阻力臂
用字母表示可写成F1l1=F2l2
这就是杠杆的平衡条件，也称杠杆原理，是由古希腊学者阿基米德总结出来的。
“给我一个支点，我就能撬起整个地球”理论上能实现吗？
根据杠杆原理动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，只要动力臂足够长，理论上很小的力就能撬动很大的物体。
在我国，人们很早就开始运用杠杆解决生产、生活中的问题。图11-6所示是在我国湖南长沙出土的战国时期的天平和砝码。该天平配有多个砝码，最小的砝码质量约为0.6g。这说明当时的称量已经相当精确。 《墨经》中对秤的原理作了较为科学的描述。《墨经》将被称物品叫作“重”，砝码叫作“权”，支点到“重”的距离叫作“本”，支点到“权”的距离叫作“标”，如图11-7所示。
明代科学家宋应星在《天工开物》中描绘了用于捣谷的碓（图11-8）和用于汲水的桔槔（图11-9）。
【例4】探究“杠杆的平衡条件”。(1)杠杆保持静止如图甲所示，杠杆处于______状态（选填“平衡”或“非平衡”）；要使它在水平位置平衡，应将平衡螺母向_____调节，这样做的好处是便于测量________。(2)调平后进行图乙实验，在B处挂6个钩码，应在A点挂______个钩码，使杠杆水平平衡。(3)在A点位置，用弹簧测力计代替钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图丙。先用弹簧测力计竖直向下拉，再倾斜拉时，弹簧测力计示数将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
【例5】某小组的同学在做“探究杠杆的平衡条件”实验中，(1)杠杆静止在如图甲所示位置，此时杠杆________（填“平衡”或“不平衡”）；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向________（填“左”或“右”）调节，这样做的目的是便于测量________；(2)同学们接下来又分别改变支点两侧钩码的个数，是为了改变________，通过移动钩码悬挂的位置，使杠杆在水平位置平衡。经多次实验，得到下面表格中的数据，由实验数据得到的结论是________________（用公式表示）；
(3)实验结束后，老师让同学们做图乙所示实验，来体验力和力臂的大小关系。在杠杆保持平衡时，弹簧测力计沿A方向的拉力比沿B方向的拉力________，因为沿A方向的力臂要比沿B方向的力臂________（两空填“大”或“小”）；(4)如果同学们又进行了如图丙所示的探究，考虑杠杆自身重力的影响，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数应________（填“大于”、“等于”或“小于”）3 N（每个钩码0.5 N）。
动力小于阻力，省力但费距离
动力大于阻力，费力但省距离
动力等于阻力，既不费力也不省距离
【例6】中国组合周佳琪/邱秀萍，在女子轻量级双人组赛艇决赛中夺冠获得亚运会首金。如图赛艇的桨可视为杠杆。下列工具中正常使用时，与桨属于同类杠杆的是（     ）A．筷子B．瓶起子C．核桃夹D．钢丝钳
【例6】中国组合周佳琪/邱秀萍，在女子轻量级双人组赛艇决赛中夺冠获得亚运会首金。如图赛艇的桨可视为杠杆。下列工具中正常使用时，与桨属于同类杠杆的是（     ）A． 筷子 B． 瓶起子C． 核桃夹 D． 钢丝钳
如图11-12所示，剪刀是生活中常见的工具，它们也都是杠杆。注意观察从事不同行业的人所用的剪刀各有什么特点。
裁缝用的剪刀刀刃比平常家用剪刀的刀刃长得多，完成一次剪裁动作可以剪下较长的布料。 理发师用的剪刀手柄比较短，他们剪发时手的动作幅度较小，可提高剪发的效率。 钣金工用的剪刀，其动力臂比阻力臂长，只要用较小的力，就能把坚硬的铁皮剪开。 园艺师使用的剪刀有很多种，如修整冬青树的剪刀、剪花枝的剪刀等。
例题 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，他用到了吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，如图11-13所示。槽钢上的悬吊点O为支点，测得动力臂l1为9m，阻力臂l2为7cm(图11-14)。槽钢在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为200N。若不计槽钢和铁笼的质量，试估算大象的质量(g取10N/kg)。
分析 称象过程应用了杠杆原理。若不计槽钢和铁笼的质量，则图11-14中的F2与大象所受的重力G大小相等。
解答 槽钢是一个杠杆，点O为支点，人通过弹簧测力计对杠杆A处的拉力F=200N为动力，动力臂l1=9m；杠杆B处所受的拉力F2为阻力，阻力臂l2=7cm=0.07m。
人体的运动系统主要是由骨、关节和骨骼肌组成的。尽管人体的各种运动相当复杂，但最基本的运动都是由骨绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。例如，当手握哑铃向上运动时，上臂的肱二头肌收缩、肱三头肌伸展产生的力使前臂骨绕肘关节转动。因此，前臂骨可以看成杠杆，肘关节是支点，哑铃对手的作用力是阻力，上臂中的骨骼肌对前臂骨施加的力则是动力。 人体有600多块骨骼肌，它们在神经系统的调节下，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，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发明创造提供了很多启示，机械臂的发明就是其生动体现。中国空间站的机械臂设置了多个关节，通过这些关节的旋转，能够实现任意角度与位置的抓取等操作。它还能在空间站舱体外表面“爬行”，主要承担舱段转位、航天员出舱活动、舱外货物搬运、舱外状态检查和大型设备维护等任务。
【例7】生活中要用到各种各样的机械，其中天平是一种______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；如图所示杠杆，若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AB=5cm，BO=1cm，F1=25N，则F2=______N。
1.指出图11-17中各个杠杆工作时的支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂，并说明它们中哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆。
【解析】羊角锤、夹子在使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；镊子在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
2.如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，保持杠杆在水平位置平衡，改变弹簧测力计拉杠杆的方向，弹簧测力计的示数会改变吗?试用杠杆平衡条件解释。
【解析】会改变，弹簧测力计在竖直方向时，力臂最大，改变弹簧测力计拉杠杆的方向，力臂变小，力变大。
3.小制作:蜡烛跷跷板。在一段塑料管中间垂直插入一根大号缝衣针，将两支相同的蜡烛分别插入塑料管的两端，再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。如图所示，点燃蜡烛，你看到了什么现象?你能说明其中的道理吗?
【解析】点燃蜡烛，先点的一端燃烧(设为A端)，蜡液滴下，该端重力减少，跷跷板向另外一端(设为B端)倾斜。此时，A端朝上，B端朝下，朝下的一端会出现火焰烧烤蜡烛，加速蜡烛的熔化，而朝上的A端则不会，于是B端的蜡液快速熔化滴落，B端的重量快速减小，于是A端的重力又大于B端的重力，B端向下倾斜，蜡烛快速熔化，重力快速降低。如此往复，跷跷板就会来回自动翘个不停。此现象判断的依据是杠杆平衡原理。
1.阳泉人制作特色饸饹面时，使用的手动饸饹机手柄如图所示（支点O在转轴处，手压动力F1，面坯阻力F2）。关于该杠杆，下列说法正确的是（     ）A．属于费力杠杆，省距离B．属于省力杠杆，动力臂大于阻力臂C．属于等臂杠杆，既不费力也不省力D．阻力是手柄的重力
【解析】ABC．支点在转轴处，从图可看出：动力的动力臂大于面坯阻力的阻力臂，因此该杠杆是省力杠杆，故AC错误，B正确；D．由题意可知，阻力是面坯对饸饹机的阻碍力，不是手柄的重力，故D错误。故选B。
2.如图所示，轻质杠杆OB可绕点O转动，在点悬挂重为30N的物体，在B点施加竖直向上的拉力F，OA:AB=1:1，杠杆在水平位置保持平衡，则拉力F=________N；保持拉力F的方向始终与OB垂直，将杠杆匀速提到虚线位置，拉力F大小将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解析】拉力始终垂直于OB，所以动力臂OB保持不变；物体重力不变，杠杆抬起时，阻力臂（重力的力臂）逐渐变小。由杠杆平衡条件：阻力、动力臂不变，阻力臂变小，则动力F变小。
3.图为L形直角挂衣架，OD段共有4个挂衣孔，固定螺钉与墙之间的最大力为300N。若只用一个挂衣孔，挂衣架最大能够承重__________N（挂衣架自重和形变不计）。
4.杆秤是我国传统的称量工具。如图所示，已知该杆秤的提纽为支点O，支点到挂钩A的距离为5cm，支点到秤砣悬挂点B的距离为25cm，秤砣质量为0.2kg。若不计秤杆自重，当秤杆水平平衡时，称量的物体质量为__________kg；称量过程中，若物体质量增加，为保持平衡，需将秤砣向__________（选填“远离”或“靠近”）支点的方向移动。
5.如图甲所示停车场常用闸杆来控制车辆出入。如图乙所示将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆，O为杠杆的支点。下列说法正确的是（     ）A．闸杆升起时，施加在A端的力F2为动力，此时闸杆是省力杠杆B．闸杆升起时，动力沿F1方向比沿F2方向更小一些C．闸杆升起的过程中，阻力臂保持不变D．适当将支点O向B端靠近，可以减小升起闸杆的动力
6.“节约用水，人人有责”。图甲是按压式水龙头，水龙头手柄可看作一个杠杆，向下按关水，其简化图如图乙所示。请你在图乙中画出阻力F2的阻力臂l2，并画出施加在A点的最小动力F1。
7.如图所示，小聪和小红利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。(1)实验前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆处于________（填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向________（填“左”或“右”）调节。(2)杠杆在水平位置平衡后，小聪在杠杆两侧分别挂上若干钩码，杠杆再次静止在如图甲所示的位置（此时钩码及其位置未画出），接下来的具体操作是________，使杠杆再次静止在水平位置（如图乙所示），同时将实验数据记录在下表中。