第3章 第4节 简单机械-【教材解读】2023秋九年级上册初三科学（浙教版)

第４节　简单机械 成为杠杆的条件 (１)要有力的 作 用.例 如: 撬棒在没有使用时就不能 称为杠杆. (２)能绕着固定点转动. 这两个条件缺一不可. 杠杆是一根硬棒,但这根硬 棒 可 以 是 直 的,也 可 以 是 弯的. 知识点一　杠杆  概念 如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动,这 根硬棒就叫做杠杆.  杠杆的五要素 (１)概念 支点 杠杆可以绕着转动的点,用“O”表示 动力 能够使杠杆转动的力,用“F１”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力,用“F２”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离,用“l１”表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离,用“l２”表示 (２)理解 ①支点 A．一定在杠杆上,同一杠杆,使用方法不同,支点的位 置也可能不同. B．在杠杆转动时,支点的位置是固定的. ②动力和阻力 都是杠杆受到的力,作用点都在杠杆上,可以在支点 两侧,也可以在支点同侧.两者是相对而言的. ③力臂:力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点 到力的作用点的距离. ２３１  力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步:确定 支点O 假设杠杆转动,杠 杆上相对静止的点 即为支点 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)分别画直 线,即为动力、阻力 的作用线 第三步:画出 动 力 臂 和 阻 力臂 从支点向力的作用 线作垂线,支点到 垂 足 间 的 距 离 为 力臂 F1 F2 l1 Ol2  人体中的杠杆 (１)在人体中有不少骨也构成了杠杆,骨在肌肉拉力 作用下围绕关节转动,正是这些杠杆系统给予人类 完成各种动作的能力. (２)人体的杠杆系统的组成部分 ①骨———一根硬棒; ②肌肉收缩———动力的来源; ③两根骨之间可以活动的关节———支点; ④移动肢体或物体———阻力来源. (３)人体的杠杆实例(如图所示) 甲 　　　 乙 力臂是支点到力的作用线 的距离.力的作用线 是 力 所在的直线.   > M 力臂的画法 一定点:定支点(O); 二画线:画出力的作用线; 三作垂线段:从支点向力的 作用线作垂线段; 四标注:在垂线段旁边注明 力臂的名称. 力臂表示的三种方法 力臂有如图所示的三种表 示方 法,可 根 据 习 惯 灵 活 选择. ３３１   > M 实验时使杠杆在水平位置 平衡的两个目的 (１)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. (２)可以从杠杆上直接读出 (或测出)力臂的大小. 根据 F１l１ ＝F２l２,短 的 那 头更重. 丙 知识点二　杠杆的平衡条件及应用  杠杆平衡 杠杆在动力和阻力的作用下,保持静止状态或匀速转 动状态,我们就说杠杆处于平衡.  实验探究:杠杆的平衡条件 【实验器材】 带刻度的杠杆和支架、钩码、细线等. 【实验过程】 (１)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆不挂钩码时在 水平位置平衡. (２)在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,并调节钩码的 位置,使杠杆在水平位置重新平衡,这时杠杆两侧受 到的作用力分别等于各自钩码所受的重力. (３)设左侧钩码对杠杆施的力为动力F１,右侧钩码对 杠杆施的力为阻力F２,测出杠杆平衡时的动力臂l１ 和阻力臂l２,把F１、l１、F２、l２的数值填入下表中. (４)改变动力F１ 和动力臂l１ 的大小,相应调节阻力 F２ 和阻力臂l２,再做几次实验并将数值填入下表中. ４３１ 实验 次数 动力F１/牛 动力臂l１/厘米 阻力F２/牛 阻力臂l２/厘米 １ ０．５ ２０ １．０ １０ ２ １．５ １０ １．０ １５ ３ ２．０ １０ １．０ ２０ 【数据分析】 每次杠杆平衡时,两侧的力并不相等,力臂也不相等, 但动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等. 【实验结论】 杠杆的平衡条件:动力×动力臂＝阻力×阻力臂,用 公式表示为F１l１＝F２l２. 【实验注意事项】 (１)实验前,通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在 水平位置平衡(杠杆向右偏,平衡螺母向左调;杠杆向 左偏,平衡螺母向右调),但在实验过程中,不能再次 调节平衡螺母. (２)实验中,要改变力或力臂的大小,多做几次实验, 以避免结论的偶然性,从而找出普遍规律.  杠杆平衡条件的应用 根据F１l１＝F２l２及其变形公式 F１ F２＝ l２ l１ 可以看出:动 力、阻力、动力臂和阻力臂知道其中任意三个量就可 以求出第四个量. 注意单位统一:在应用杠杆的平衡条件时动力和阻 力的单位要统一,动力臂和阻力臂的单位也要统一.  杠杆的应用 根据动力臂l１和阻力臂l２之间的大小关系及杠杆用 途的不同可以分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆. 杠杆类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力臂的关系 l１＞l２ l１＜l２ l１＝l２