11.1杠杆 第一课时 认识杠杆（教学课件）-2026-2027学年苏科版物理九年级上学期

该初中物理课件聚焦杠杆的定义、五要素及平衡条件，通过拔图钉情境导入，引导学生观察工具共同特点抽象出杠杆概念，再学习支点等五要素，最后实验探究得出平衡条件，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验步骤设计、数据记录与分析引导学生自主推导平衡条件，结合力臂画法的易错警示培养科学思维，融入中国古代杠杆应用史料渗透科学态度与责任。分层练习巩固知识，小结系统梳理要点，助力学生深化物理观念，教师可高效开展教学。

第十一章 简单机械和功 一、杠杆 第一课时 认识杠杆 通过实验探究，得出并理解杠杆的平衡条件 知道什么是杠杆，能从常见工具中辨认杠杆，并准确找出支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 能用杠杆平衡条件进行简单的计算，并解释简单现象 01 02 03 学习目标 概念建构——什么是杠杆 情境导入 思考一下：木板上钉了一枚图钉，你能直接用手把它拔出来吗？ 你是怎样拔出图钉的？有哪些方法？哪一种方法更方便、省力？ 情境导入 生活中有许多任务都是用类似的方法完成的。观察下面两张图，指出图中的工具在使用时有哪些共同的特点。 什么是杠杆 核心定义：在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。 物理学中，我们把这些能绕固定点转动的硬棒进行抽象，就得到了杠杆。杠杆并非一定是直棒，只要是能绕固定点转动的坚硬物体，都可以看作杠杆。 杠杆的五要素 ①支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。撬图钉时，螺丝刀下端与木板接触的点。 ②动力（F1）：使杠杆转动的力。手施加在螺丝刀手柄上的力。 ③阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力。图钉对螺丝刀刀口的压力 ④动力臂（l1）：从支点到动力作用线的距离。 ⑤阻力臂（l2）：从支点到阻力作用线的距离。 概念辨析 “作用线”是指力所在的直线。力臂是支点到该直线的垂直距离，不是支点到作用点的连线长度。 当力的方向与杠杆垂直时，支点到作用点的距离才等于力臂。 强调：力臂的画法可以概括为“一找点（支点），二画线（力的作用线），三作垂线段（力臂）”。 力臂的画法（易错警示） 易错点：常见错误是将支点与力的作用点直接连接作为力臂。 对比呈现： 杠杆力臂错误画法：连接O点和F1的作用点，标为l1 杠杆力臂正确画法：过O点作F1作用线的垂线，垂足与O点的距离为l1 O l1 F1 O l1 F1 课堂探究 —— 杠杆的平衡条件 问题引入 在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆满足什么条件时才会平衡呢？下面，让我们通过实验来探究杠杆的平衡条件。 ①为什么体重不同的两人 能让跷跷板水平静止？ ②为什么体重相同的两人 不能让跷跷板水平静止？ 探究杠杆的平衡条件——实验目的与器材 实验目的：探究杠杆在动力和阻力作用下保持静止时的条件。 杠杆平衡：当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆处于平衡状态。 实验器材：带有刻度的杠杆、铁架台、质量相等的钩码若干、弹簧测力计。 提问：为什么要让杠杆在水平位置平衡？（便于直接在杠杆上读出力臂的大小） 实验之前，我们需要先了解什么叫杠杆平衡，以及我们将要使用的器材。 实验步骤 1、将杠杆安装在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时处于水平位置平衡。 2、如图，在杠杆左侧某一位置挂上一定数量的钩码，右侧用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆再次在水平位置平衡。 注意事项：测力计拉力的方向必须竖直，确保力臂沿杠杆读出。 实验步骤 3、设弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力为动力F1，其力臂为l1（支点到测力计悬挂点的距离）；钩码对杠杆的拉力为阻力F2，其力臂为l2（支点到钩码悬挂点的距离） 4：当杠杆在水平位置平衡时，读出测力计的示数作为F1，从杠杆刻度尺上读取l1；记录左侧钩码的总重F2及l2。 注意：F2等于左侧钩码总重力，可以通过个数计算。 实验步骤 5、在下列情况下使杠杆在水平位置平衡，将相关数据记录在表中： （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。 测量序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm ① 2 10 1 20 ② 3 10 2 15 ③ 4 5 1 20 ④ 实验结论 【交流与小结】 分析表中的数据，找出它们之间的关系。你从中有什么发现？ 对实验中得到的每组数据，可尝试对它们进行加、减、乘、除等运算，以探求规律。 【实验结论】 杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 F1l1＝F2l2　 杠杆的平衡条件 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：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。为了说明杠杆原理的威力，他曾说:“假如给我一个支点，我就能撬动地球。” 中国古人对杠杆的研究 我国古人也对杠杆进行过深入研究，并将杠杆广泛应用于生产和生活中。 图1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2所示。 图1 图2 中国古人对杠杆的研究 明代宋应星在《天工开物》中描绘了用于捣谷的碓和用于汲水的桔槔。 碓 桔槔 课堂小结 在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒. ①支点：杠杆可以绕其转动的点O. ②动力：使杠杆转动的力F1 （人施加的力）. ③阻力：阻碍杠杆转动的力F2 （物体施加的力）. ④动力臂：从支点到动力作用线的距离l1. ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2. ①平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时. ②平衡条件：F1l1＝F2l2　 五要素 杠杆平衡 杠杆定义 杠 杆 课堂练习——基础巩固提升 课堂练习·基础 1、小明在帮妈妈晾衣服时，使用如图所示的衣服夹可以夹紧衣物。当手指按压夹子的一端时，另一端会张开，松手后可夹紧衣物。这一过程中，衣服夹的支点是（ ） A. M 点 B. N 点 C. P 点 D. O 点 【答案】C 【解析】根据杠杆的定义，杠杆绕着转动的点称为支点。在衣服夹的使用过程中，手指按压的一端（动力端）和夹紧衣物的一端（阻力端）之间，需要有一个点作为支点，使得衣服夹能够绕其转动，结合题中衣服夹的结构可知，衣服夹的支点为P点。故A、B、D错误，C正确。故选C。 C 课堂练习·基础 2、如图是探究杠杆平衡条件的实验装置。 (1)挂钩码前，杠杆静止在甲图中的位置，此时杠杆______（填“平衡”或“不平衡”），为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（填“左”或“右”）调节。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1 20 2 10 2 2 15 1.5 20 3 3 5 1 15 4 4 2 1 平衡 右 课堂练习·基础 (2)实验中，改变钩码的数量和悬挂位置，收集多组杠杆平衡时的动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是______（填“A”或“B”）。 A.多次实验，取数据的平均值，从而减小误差 B.多次实验，寻找普遍规律，使结论具有普遍性 (3)表格中是实验获得的数据，分析前三次实验数据，得出结论：当杠杆平衡时， （用公式表示）。 (4)公式实验结论可知，表格中空白处的数字应为 。 B 8 F1l1＝F2l2 课堂练习·基础 【解析】(1)图甲中杠杆处于静止状态，说明杠杆处于平衡状态；图甲中杠杆右端偏高，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。 (2)探究杠杆平衡条件时进行多次实验的目的是寻找普遍规律，使结论具有普遍性，故选B。 (3)分析前三次实验数据，得到，所以当杠杆平衡时，。 (4)由杠杆平衡条件可得，解得，所以表格中空白处的数字应是8。 课堂练习·基础 3、某学校在操场上举办秋季运动会的开幕式。入场时，小明竖直举着九(1)班的班牌走在最前列，如图所示。若匀速前进时，班牌受到水平向后的风的阻力为10 N，等效作用在A点。若将班牌视为杠杆，AC间的距离是BC间距离的3倍。他将图中C点作为支点，手对另一点施加的力为______N，这个力的方向是水平______（填“向前”或“向后”）。若将图中B点作为支点，手对另一点施加力的大小为______N。 30 向前 20 课堂练习·基础 【解析】由图可知，若将图中C点作为支点，此时杠杆竖直平衡，根据题意可得，作用在A点的力的力臂为，作用在B点的力两力臂的大小关系为，根据杠杆的平衡条件可得：，即，解得，由于此时作用在A、B两点的力在支点同一侧，所以施加在B点的力的方向是水平向前的；若将图中B点作为支点，此时杠杆竖直平衡，根据题意可得，作用在A、C两点的力的力臂分别为两力臂的大小关系为，根据杠杆的平衡条件可得：，即，解得。 课堂练习·基础 4、如图所示，关于对动力的力臂的画法，下列选项中正确的是（ ） C 【解析】A、B 两个选项中力臂与动力作用部分不垂直，故 A、B 错误；D选项中，力臂在力的作用线上，不是支点到动力作用线的距离，故 D 错误；C选项中，是支点到的作用线的距离，故 C 正确。故选 C。 A B C D 课堂练习·提升 5、粗细均匀的长木棒右端固定在墙壁的转轴上，长木棒可绕O点上下自由转动，将正方体木块A置于长木棒的正下方，长木棒恰好水平平衡（如图所示），用水平推力F将A缓慢匀速向右推动，在推动过程中，推力F将（ ） A.大小不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先增加后减小 B 课堂练习·提升 【解析】以木棒为研究对象，在竖直方向上木棒受重力G和木块对它的支持力，支点为O，设木棒长为L，支持力的力臂为l，由杠杆的平衡条件可得：，在将木块缓慢向右推动的过程中，支持力的力臂l逐渐变小，由①式可知逐渐变大；根据力的作用是相互的可知，木棒对木块的压力逐渐变大，由此可知，木块和木棒间、木块和地面间的摩擦力逐渐变大，则A所受滑动摩擦力变大；将A缓慢匀速向右推动的过程中，由力的平衡条件可知，水平推力F的大小等于它受到的滑动摩擦力大小，所以水平推力F将逐渐变大。故选B。 课堂练习·提升 【偏难】6、如图甲所示，重为 6 N、长为 8 cm的匀质木板 AB 静止在水平桌面上，恰好有一半伸出桌面。在 B 端施加一个始终竖直向上的力F，则当 F = N时，木板中心点 O 恰好能够离开桌面；将 B 端缓慢抬起的过程中 F 的力臂（填“变大”“变小”或“不变”，下同），力 F 的大小 （A端始终没有离开桌面）。如图乙所示，若在 A 端放一重为 9 N、棱长为 2 cm的匀质正方体 M ，木板 M 的左端与木板的 A 端对齐，向右缓慢推动木板 cm，该装置恰好翻转（M与木板一起向右运动）。 变小 不变 1.8 课堂练习·提升 【解析】在B端施加一个始终竖直向上的力F，此时支点是A，阻力为木板的重力，木板重心在木板的中点，阻力臂为AO，动力臂为AB，O点恰好能够离开桌面时，根据杠杆的平衡条件可得，由题可知，，则；力F的方向始终竖直向上，将B端缓慢抬起的过程中F的力臂变小，动力臂与阻力臂之比等于，即动力臂和阻力臂的比值为定值，阻力不变，根据杠杆平衡条件可知，动力F的大小保持不变。如图乙所示，M的重心到O点的水平距离为3 cm，该装置恰好翻转时，支点在桌子边缘，假设推动的距离为L，则此时动力是木板的重力，大小为，动力臂为L，阻力臂为，根据杠杆平衡条件有，解得。 课堂练习·提升 7、同学们做“探究杠杆平衡条件”的实验（每个钩码都完全相同）。 (1)调节杠杆水平平衡后，第一组同学按图甲进行实验，第二组同学按图乙进行实验，你认为第 （填“一”或“二”）组实验更方便，理由是 。 (2)如图丙所示，杠杆在水平位置平衡。此时，在B点下方加挂一个钩码，若仍要保持杠杆在水平位置平衡，则可以将A点的两个钩码向 （填“左”或“右”）移动 格。 (3)将图丙中A点的钩码取下，得到如图丁所示的装置。若仍要保持杠杆在水平位置平衡，可以用弹簧测力计在图丁中的 （填“A”或“C”）点对杠杆施加一个竖直向上的力。 便于测量力臂 右 一 1 C 课堂练习·提升 (4)调节杠杆水平平衡后，在不同的位置挂不同数量的钩码，使杠杆重新水平平衡，得到了下表中的实验数据，分析发现表格设计存在缺陷，请指出： 。 表格改正后，根据实验数据可得出杠杆的平衡条件为 。 物理量没加单位 动力×动力臂=阻力×阻力臂（或） 次数 动力F1 动力臂l1 阻力F2 阻力臂l2 1 6 5 5 6 2 5 10 10 5 3 4 15 6 10 4 2 20 8 5 第十一章 简单机械和功 一、杠杆 第一课时 认识杠杆 $