11.1杠杆课件2025-2026学年苏科版物理九年级上册

苏科版（2024）九年级上册物理 第十一章 简单机械和功 第 1 课时 杠杆 给我一个支点，我就能撬动整个地球！ 你想知道阿基米德如是说的依据吗？ 什么是杠杆 做一做 木板上钉了一枚图钉，你能直接用手把它拔出来吗？ 一般用手是拔不出来的。 请从图 11-1 中选择合适的工具把图钉拔出来。 议一议 你是怎样拔出图钉的？有哪些方法？哪一种方法更方便、省力？ 什么是杠杆 在生活中有许多任务都是用类似的方法来完成的 观察图 11-2，指出图中的工具在使用时有哪些共同的特点。 1.都有硬棒 2.在工作中都有一个固定不动的点 3. 在工作时，其它各部分都绕着这个固定点旋转。 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（lever）。 杠杆的五要素 支点：杠杆绕着转动的点，用点O表示。这一点在工作中固定不动。 o 动力：使杠杆转动的力，用F1表示。 要想撬动图钉，动力作用在哪儿？方向向哪儿？ F1 阻力：阻碍杠杆转动的力，用 F2表示。 阻力在哪儿？是谁给谁的作用力？方向向哪儿？ F2 动力臂：从支点到动力作用线的距 离，用L1表示。 L1 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用L2表示。 L2 注意：是作用线，不是作用点 关于杠杆与力臂的几点思考 1.下面两幅图中，关于力臂的标注，哪个是正确的，哪个是错误的？为什么？ 错误 正确 这是支点到力的作用点的距离。 这是支点到力的作用线的距离。 关于杠杆与力臂的几点思考 2.力臂一定在杠杆上吗？ 若力跟杠杆垂直，力臂在杠杆上 若力跟杠杆不垂直，力臂不在杠杆上 关于杠杆与力臂的几点思考 3.杠杆一定是直的吗？ 杠杆可以是直的，也可以是弯的 关于杠杆与力臂的几点思考 4.在杠杆工作时，力的作用效果是什么？ 在杠杆工作时，力的作用效果是使杠杆绕着支点旋转。 图中，动力的作用效果使杠杆绕着支点逆时针旋转； 阻力的作用效果使杠杆绕着支点顺时针旋转。 事实证明：动力和阻力使杠杆旋转的方向总是相反。 力臂作图练习 1.分别画出下面两幅图的动力臂和阻力臂。 学生板演 力臂作图练习 2.分别画出下面两幅图的杠杆五要素。 学生板演 o F1 F2 L1 L2 O F1 F2 L2 L1 杠杆的平衡条件 实验与记录 1. 安装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡。 与天平调节平衡一样，哪边高往哪边调。 消除杠杆算重对实验结果的影响 杠杆的平衡条件 实验与记录 2. 如 图 11-4 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L2。当杠杆在水平位置平衡时测量 F1、L1、F2、L2 的大小，并将数据记录在下表中。 杠杆的平衡条件 实验与记录 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。 分组实验，完成填表 便于在杠杆上直接读出力臂 杠杆的平衡条件 观看实验视频，收集数据 1 0.5 0.05 0.1 0.1 0.1 1 0.5 0.2 1.5 1 1.5 杠杆的平衡条件 交流与小结 分析表中数据，找出它们之间的关系。你有什么发现？ 动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 用字母表示可写成 F1 L1 = F2 L2 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。 你能说出理由吗？ 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 0.6 g。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）。 杠杆的分类 当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，这类杠杆称为省力杠杆。 特点：省力，但费距离 杠杆的分类 当动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，这类杠杆称为费力杠杆。 特点：费力，但省距离 杠杆的分类 当动力臂等于阻力臂时，动力等于阻力，这类杠杆称为等臂杠杆。 特点：既不省力，也不费力 只有这样，才能保证物体和砝码质量相等。 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。 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。 请你调查：园艺师使用了哪些剪刀？它们各有什么特点和用途？ 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。 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。 省力杠杆 费力杠杆 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 9 m，阻力臂 L2为 7 cm（图 11-14）。槽钢在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 200 N。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 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 端 的拉力 F1 = 200 N 为动力，动力臂 l1 = 9 m；杠杆 B 端所受的拉力 F2 为阻力，阻力臂 l2 = 7 cm = 0.07 m。 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？ 1分钟小组讨论 如图所示，B点先挂上空铁笼，在O点用吊车轻轻吊起，可以出现两种情况。 1.A端高、B端低 在A点用弹簧测力竖直向下拉，使槽钢水平，读出测力计示数F0. 2.B端高、A端低 在A点用弹簧测力竖直向上拉，使槽钢水平，读出测力计示数F0. 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（图 11-15），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，哑铃对手的压力是阻力，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（图 11-16）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。 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。 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。 学生板演 省力杠杆 费力杠杆 o L1 L2 F2 F1 省力杠杆 2. 如 图 11-18 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。 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 11-19所 示， 点 燃 蜡 烛，你 看 到 了 什 么 现象？ 你 能 说 明 其 中的道理吗？ 答：因为缝衣针不可能正好在重心位置，质最略大的一端下倾，火苗向上烧，使这一端的蜡烛熔化较快，质量很快小于另一端，向上翘起，另一端就会下倾；同理，当另一端质最变小后，又向上翘起，使蜡烛跷跷板不停地往复摆动。 课堂小结 下课了！同学们再见！ EV录屏5.3.9软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.3.9软件录制 Lavf60.16.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $