11.1杠杆（教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理课件聚焦杠杆的定义、五要素、平衡条件、分类及动态平衡分析，通过古代舂米、开罐头等生活情景导入，联系工具作用引出杠杆，再经模型建构、实验探究、应用分类形成知识支架，帮助学生逐步理解。 其亮点在于以科学思维中的模型建构（辨析“硬棒”模型）和科学探究（杠杆平衡条件实验设计）为主线，结合我国古代舂米等杠杆应用渗透科学态度。通过实验数据表格、动态平衡四情形分析等实例，采用情景引入与典例结合的教学方法，结构化小结助力学生构建物理观念，也为教师提供清晰教学流程。

物理九年级上册 •苏科版 第11章 简单机械和功 第1节 杠杆 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 能识别出杠杆，准确找出杠杆的五要素。知道杠杆的平衡条件，并能进行相关计算。能对杠杆进行分类，选择合适的杠杆解决生活中的实际问题。 02 科学思维 辨析生活中的有关实例。了解杠杆是一种模型，初步认识模型建构在物理学中的作用。 03 科学探究 经历探究杠杆平衡条件的过程。基于数据分析得出杠杆的平衡条件，培养获取、处理信息和分析论证的科学探究能力。 04 科学态度与责任 了解不同时期杠杆的应用，感受我国古代科技成就，增强民族自信心和自豪感。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.杠杆及杠杆的五要素； 2.杠杆平衡条件及其探究实验过程； 3.杠杆原理的应用（杠杆的分类）。 1.分析实际生活中复杂的杠杆模型，确定杠杆的五要素，并解决有关问题； 2.尝试解决探究杠杆平衡条件实验中所遇到的问题； 3.分析杠杆动态平衡问题； 课堂引入 在古代，人类就学会利用一些自然材料如石头、木头、兽骨、植物纤维等来制造工具。人们知道，单纯依靠自己肌肉产生的力量是有限的，制造一些工具可以产生更好的效果。杠杆就是这样的一类工具。你使用过杠杆类的工具吗？能说说它的作用吗？ 情景引入 舂（chōng）米 开罐头 铁路维修 知识点一 什么是杠杆 四幅图有什么共同点 探索新知 一、杠杆 1.定义 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。 模型法 注意: （1）“硬棒” 是指在力的作用不发生形变。 （2）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。如钓鱼竿、指甲剪、脚踏式翻盖垃圾桶。 探索新知 2.杠杆的五要素 支 点：杠杆绕着转动的点O； 动 力：使杠杆转动的力F1 ； 阻 力：阻碍杠杆转动的力F2 ； 动力臂：从支点到动力作用线的距离l1 ； 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2 。 注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。 F2 F1 l2 人用撬棒翘起物体 探索新知 3. 力臂的画法 l2 l1 B F2 O F1 A F2 B O A F1 1. 找出支点的位置 2. 确定动力、阻力作用线 4. 标垂足，定力臂 3. 从支点作动力、阻力作用线的垂线 探索新知 杠杆力臂的画法——注意点 1.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。力臂是点到线的距离，不是点到点的距离。 2.力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。 3.作用在杠杆上的一个力，作用点不变、作用方向改变， 力臂是否随之改变？ 探索新知 杠杆五要素的深入思考 1.动力和阻力都作用在杠杆上，它们的作用效果相同吗？ 若动力是杠杆顺时针转动，阻力一定使杠杆逆时针转动； 若动力是杠杆逆时针转动，阻力一定使杠杆顺时针转动。 即动力和阻力对杠杆的转动效果一定相反。 支点对杠杆的力臂为零，这个力对杠杆的转动没有影响， 故忽略这个力对杠杆的影响 2.支点对杠杆也有力的作用，为什么忽略这个力对杠杆的影响？ 探索新知 l F × 不是作用点到支点的距离 例1.判断下面画的力臂是否正确，错误的指出原因。 √ l F 探索新知 例2. 如图所示，用瓶起子开启瓶盖时可以抽象为一个杠杆，如果不计自重，在图中，能正确表示瓶起子工作示意图的是（　　） B D B 知识点二 杠杆的平衡条件 探索新知 探究杠杆的平衡条件 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在怎样的关系？ 提出问题： 实验器材： 杠杆（带刻度）、钩码、铁架台 探索新知 明确几个问题 1. 要使杠杆在什么位置平衡？ 2. 如何得到动力和阻力？ 3. 如何改变动力和阻力呢？如何改变动力臂和阻力臂？ 水平位置； 在两端悬挂钩码。 改变钩码的数量；改变钩码悬挂的位置。 探索新知 学生实验：探究杠杆平衡的条件 信息快递：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆处于平衡状态。 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 。 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 、 l ₁ 、F₂ 、l₂ 的大小 ， 并将数据记录在下表中 。 探究杠杆的平衡条件 探索新知 探索新知 分析与论证 杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂 （F1 · l1=F2 · l2） 探索新知 思考与讨论 ①杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用? 答案：作用是调节杠杆自身的平衡 ②杠杆调平的方法是什么? 答案：左边高向左调，右边高向右调 知识点三 杠杆的运用（分类） 探索新知 古代舂米 古代打水 我国古代对杠杆的应用 探索新知 观察这些杠杆，它们的动力臂和阻力臂有什么关系？ 羊角锤 瓶盖起子 钓鱼竿 探索新知 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 示意图 力臂关系 l1 ＞ l2 l1 = l2 l1 ＜ l2 平衡时力的关系 F1 ＜ F2 F1 = F2 F1 ＞ F2 特点 省力费距离 不省力（距离）也不费力（距离） 费力省距离 应用 钢丝钳 天平 镊子 探索新知 例3：如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（ ） A．启瓶器 B．切纸铡刀 C．食品夹 D．羊角锤 C 知识点四 杠杆动态平衡分析 探索新知 （情形1）如图，力F始终与杠杆垂直，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？ 如图：①F2=G 与 l 1=OA 保持不变，l 2 变大； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F变大； 探索新知 （情形2）如图，力F的方向保持水平向右，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？ 如图：①F2=G保持不变，l 2 变大，l 1变小； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F变大； 注意：此情况下杠杆不可能到达水平位置（当杠杆无限接近水平位置时，l 1无限接近于零，F无穷大）。 探索新知 （情形3）如图，力F的方向保持竖直向上，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平位置的过程中，力F的大小如何变化？ 如图：①F2=G保持不变，l 2 与l 1同时变大，且比值为0.5； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F=0.5G 保持不变。 探索新知 （情形4）如图，杠杆保持静止，力F的方向由竖直向上变为水平向右的过程中，力F的大小如何变化？ 如图：①F2与l 2 保持不变，l 1先变大后变小； ②由杠杆平衡条件得：F = F2l 2/l 1； ③故，F先变小后变大（当F与杠杆垂直时F最小）。 典例分析 A 1.下列工具中，在使用时可以省距离的是(　　) 典例分析 2.如图是同学们常用的燕尾夹，AB＝BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把________点看成支点，此时夹子可近似看成________(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。 等臂 B 典例分析 3. 小华探究“探究杠杆平衡条件”，装置如图所示。 （1）杠杆在图甲的位置静止时 （选“是”或“不是”）处于平衡状态。 （2）如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为 N。 是 1.5 典例分析 4.如图所示，杠杆处于水平位置平衡。若将两边所挂的钩码各减去一个，杠杆将（　　） A．仍继续保持水平平衡 B．右端上升，左端下降 C．右端下降，左端上升 D．无法确定杠杆的运动状态 C 典例分析 5.轻杆在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。现将动力的方向改为沿虚线方向，若仍使杠杆在水平位置保持平衡，则 （　　） A．动力臂增大，动力增大 B．动力臂增大，动力减小 C．动力臂减小，动力减小 D．动力臂减小，动力增大 D 课堂小结 课堂小结 杠杆 杠杆的定义 杠杆的五要素 杠杆的平衡条件 杠杆动态平衡分析 杠杆原理的应用 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆 什么是杠杆 杠杆平衡状态：在动力和阻力作用下静止 杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 动力、阻力 支点 动力臂、阻力臂 课堂练习 课堂练习 1．如图所示，人在用哑铃锻炼。将前臂从水平位置绕 O 点抬起哑铃，前臂此时相当于一个杠杆，其简化图如图乙所示。若哑铃重力为 50N，L1 = 5cm ，L2 = 20cm ，则拉力F1 = N。 200 课堂练习 2．如图，B 为杠杆 OA 的中点，在 B 点挂一个 20N 的重物，加在 A 点的动力使 OA 在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则 ( ) A ．该杠杆一定是省力杠杆 C ．作用点在 A 点的最小动力等于 10N B ．该杠杆一定是费力杠杆 D ．物体的重力就是杠杆所受的阻力 C 课堂练习 3. 如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，保持杠杆水平平衡，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?此时动力臂与支点到动力作用点的距离相等吗?试用杠杆平衡条件解释。 会改变；不相等； 解释：当保持杠杆在水平位置平衡时，如果保持弹簧测力计悬挂点不变，改变弹簧测力计拉杠杆的方向，杠杆仍然保持水平平衡。这种情况下，弹簧测力计的示数会变大，因为拉力方向倾斜后，力臂会变短，为了保持杠杆平衡，拉力需要增大‌。 谢谢聆听 谢谢聆听 $