一、杠杆（第2课时）（培优教学课件）物理苏科版2024九年级上册

第十一章 简单机械和功 第一节 杠杆（第2课时） 江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 上册 义务教育教科书 从吃饭用的筷子 到中国空间站使用的机械臂， 机械已进入人类生活的方方面面。 机械无论多复杂，都是由简单机械组成的。 人们在叹服于机械的神奇和人类智慧的伟大之余，不禁会问：这些机械是依据什么原理工作的呢？ 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约80MB。 ……………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有50张、2段视频，可根据需要选择点播。 ①视频讲解—《寻找生活中杠杆的应用》 ②课堂总结—《杠杆原理的应用》 ……………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 4. 追责声明：课件版权归本工作室，侵权必究。 致老师、同学 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？ 导入新课 1. 描述杠杆的五要素是什么？ 描述杠杆的五要素是：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 2. 杠杆的平衡条件是什么？ 杠杆的平衡条件是： 动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2　 复习内容 3. 知道杠杆原理的应用，能按一定的标准对杠杆进行分类。 学习目标 1. 杠杆原理的应用 2. 课堂总结 3. 实践与练习 4. 综合提升训练 学习内容 三、杠杆原理的应用 第1节 杠杆（第2课时） 三、杠杆原理的应用 【问题】如图甲所示，是利用撬棒撬石头时的情景，如图乙所示，是用钓鱼竿钓鱼的情景。 请仔细观察它们的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用它们时，是省力？还是费力呢？ 甲 乙 三、杠杆原理的应用 【分析】 图甲中，O为支点，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F1l1=F2 l2，因为l1＞l2，所以F1＜F2，即使用该杠杆省力。 图乙中， O为支点，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F1l1=F2 l2，因为l1＜l2，所以F1＞F2，即使用该杠杆费力。 甲 F1 F2 O l1 l2 乙 O F1 F2 l2 l1 三、杠杆原理的应用 如图所示，左边女孩对杠杆的动力为F1，动力臂为l1；右边男孩对杠杆的阻力为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 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 ＜ 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. 三类杠杆 三、杠杆原理的应用 2. 省力杠杆 （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。 F1 F2 l1 l2 三、杠杆原理的应用 （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。 三、杠杆原理的应用 （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。 裁纸刀 羊角锤 独轮车 三、杠杆原理的应用 3. 费力杠杆 乙 丙 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，作用点为B点。 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。 甲 O A B 三、杠杆原理的应用 （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。 三、杠杆原理的应用 （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。 三、杠杆原理的应用 （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。 扫把 镊子 起重机举起重物 三、杠杆原理的应用 4. 等臂杠杆 （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。 三、杠杆原理的应用 （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。 跷跷板 定滑轮 托盘天平 三、杠杆原理的应用 5. 总结——杠杆的分类 杠杆分类 力臂关系 力的大小关系 省费距离情况 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 F动＜F阻 F动＞F阻 F动=F阻 l动＞l阻 l动＜l阻 l动=l阻 费距离 省距离 不省距离也 不费距离 三、杠杆原理的应用 视频讲解——《寻找生活中杠杆的应用》 三、杠杆原理的应用 剪刀是生活中常见的工具，它也是一种杠杆。注意观察从事不同行业的人，所用的剪刀各有什么特点？ 6. 生活中的剪刀 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 人所用的力：F1 = F2 结论：当阻力不变时，被剪物体离支点越近，即阻力臂L2越小，人的作用点离支点越远，则动力F1越小（即越省力）。 （a）裁衣的剪刀 （b）理发的剪刀 （c）剪铁皮的剪刀 （d）修枝的剪刀 三、杠杆原理的应用 栽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裁剪较长的布料。 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，可提高剪发的频率。 剪铁皮的剪刀，其动力臂比阻力臂长，是省力杠杆，只要用较小的力，就能把坚硬的金属片剪开。 三、杠杆原理的应用 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? 粗枝剪 能剪切0-4cm的粗枝，类似老虎钳子。实际上是个省力杠杆。 园艺大剪刀 刀刃比平常剪刀的刀刃长得多，完成一次剪裁动作可以裁剪较多的枝叶。 三、杠杆原理的应用 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。 7. 从人体中的杠杆到空间站的机械臂 举哑铃 （1）前臂骨骼 例如，当手握哑铃向上运动时，上臂中的肱二头肌收缩、肱三头肌伸展产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动。因此，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。 三、杠杆原理的应用 根据杠杆的平衡条件F1 L1=F2 L2 可得 FL1=GL2 因为 l1＜l2，所以 F＞G，前臂骨骼实质是一个费力杠杆。 L2 三、杠杆原理的应用 （2）身上各种各样的杠杆 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。 人的头部、颈椎和颈部肌肉可当成一个杠杆（支点在颈椎O处） 三、杠杆原理的应用 人将双脚踮起时腿脚部的杠杆模型，F是小腿部肌肉群产生的动力，B点是重心，O点为支点。 做俯卧撑时，人体可看成一个杠杆，如图所示，A为重心，O为支点（脚尖），动力的作用点是手与地面的接触点。 三、杠杆原理的应用 （3）中国空间站的机械臂 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。 中国空间站的机械臂示意 三、杠杆原理的应用 【例题1】如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　） A. 瓶盖起子 B. 食品夹 C. 起钉锤 D. 核桃夹 B 【解析】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。所以选B. 三、杠杆原理的应用 【例题2】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7 cm。槽钢在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为200 N。若不计槽钢和铁笼的质量，试估算大象的质量（g取10 N/kg）。 分析：该称象过程运用了杠杆原理，若不计槽钢和 铁笼的质量，则图中的F2与大象的重力G大小相等。 解：槽钢是一个杠杆，点O为支点，人通过弹簧测力 计对杠杆A端的拉力F1＝200N为动力，动力臂l1=9m； 杠杆B端所受的拉力F2为阻力，阻力臂l2=7cm=0.07m 根据杠杆原理F1l1＝F2l2 得： F2===2.57×104N F2＝G＝mg ，所以大象的质量 反思：如果要考虑槽钢和铁笼的质量，那么在称象前应做什么准备工作? 将铁笼系于槽钢上的一端B点，移动吊车吊钩在槽钢上的悬吊点，使槽钢在水平位置平衡。这样的作用是：消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响。 = 2.57×103kg=2.57t 三、杠杆原理的应用 【例题3】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 D 甲 F2 F2 【解析】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BC . 图乙中D点是杠杆支点，动力臂是AD，阻力臂是CD. 根据杠杆平衡条件F1 L1=F2 L2 可知，因为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，所以图乙中的杠杆是省力杠杆，故C错误。故选D。 四、课堂总结 第1节 杠杆（第2课时） 杠杆的分类与应用 杠杆分类 力臂关系 力的大小 关系 省费距离 情况 应用实例 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 F动＜F阻 F动＞F阻 F动=F阻 l动＞l阻 l动＜l阻 l动=l阻 费距离 省距离 不省距离也 不费距离 课堂总结（1） 羊角锤、钳子、独轮车、撬棒等 筷子、镊子、扫把、钓鱼竿等 托盘天平、 定滑轮等 课堂总结（2） 五、实践与练习 第1节 杠杆（第2课时） 实践与练习 1. 指出图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。 实践与练习 1. 指出图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。 F1 F2 o l1 l2 （a）羊角锤 工作时O为支点，动力为F1、动力臂为l1 、阻力为F2、阻力臂为l2，因为动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 实践与练习 1. 指出图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。 （b）镊子 工作时O为支点，动力为F1、动力臂为l1 （OB） 、阻力为F2、阻力臂为l2 （OC） ，因为动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。 F2 o l2 F1 l1 C B 实践与练习 1. 指出图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。 （c）夹子 工作时O为支点，动力为F1、动力臂为l1 （OC） 、阻力为F2、阻力臂为l2 （OB） ，因为动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 l2 六、综合提升训练 第1节 杠杆（第2课时） 【解析】由题图可知，该拔草器可看作一个杠杆，拔草器拐角处是支点，草对拔草器的压力为阻力，人手对拔草器的力为动力。根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，阻力和阻力臂一定，当动力臂最大时，动力最小，当人手垂直于右侧直杆用力时动力臂最大，动力最小。故手施力最小的是图（a）。 综合提升训练 1. 图中是某同学自制的轻质拔草器。将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是哪幅图对应的操作？请说明理由。 【解析】我国天宫空间站的机械臂是动力臂比阻力臂短的费力杠杆。 A．夹起食物的筷子的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故A符合题意； BCD．拔钉子的羊角锤、剪铁丝的钢丝钳、起瓶盖的开瓶扳手的动力臂比阻力臂长，属于省力杠杆，故BCD不符合题意。故选A。 综合提升训练 2. 如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（　　） A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手 A 综合提升训练 【解析】肩膀看成支点，根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2，阻力F2不变，动力臂l1不变，当阻力臂l2减小时，动力F1减小，所以甲图施力减小，肩膀承担动力和阻力，阻力不变，甲图中动力减小，肩膀承担的力减小，受到的压力减小。 3. 某人分别用如图所示的两种方法挑着同一物体行走，则图（a）中手施加的动力 _____（选填“大于”“小于” 或“等于”）图（b）中手施加的动力，理由是_________。 小于 见解析 【解析】桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，该杠杆以肘关节为支点，肱二头肌对桡骨的拉力为动力，物体对手的压力为阻力，由图可知，动力臂小于阻力臂，则这是费力杠杆。 费力杠杆省距离，则此过程中肱二头肌收缩的距离小于手移动的距离。 综合提升训练 4.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图，手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，这是一种_____ 杠杆，此过程中肱二头肌收缩的距离_____ （填“大于”“等于”或“小于”）手移动的距离。 小于 费力 【解析】图中支点是O，从O到F作用线的距离是 L1=90cm+30cm=120cm=1.2m  即动力臂的长为1.2m。 由杠杆平衡条件F1L1=F2L2 得 FL1 = GL2，作用在车把上向上的力 所以省力. 综合提升训练 5. 如图所示，独轮车车体（不含车轮）和车内的煤受到的总重力G为900N，重心在A点，车轴O为支点。将车把抬起时，人对车把施加的竖直向上的力多大？省力吗？ 6．图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，“横木穿插碓头，硬为铁，足路具末面舂之”，若碓头质量为20kg。不计横木的重力和转动摩擦（g取10N/kg）。 （1）求碓头的重力； （2）质量为72kg的捣谷人，双脚站立时与地面的接触面积约为0.04m2，求双脚站立时对地面的压强； 综合提升训练 （3）当他左脚站立，右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知OA:AB=3:5，则此时F1的大小? 【解析】 （1）碓头的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N （2）质量为72kg的捣谷人，双脚站立时与地而的接触面积约为0.04m2，双脚站立时对地面的压力F=G=mg=72kg×10N/kg=720N 双脚站立时对地面的压强 （3）由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得 综合提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$