資源簡介

(共48張PPT)
第一節 杠桿
第九章 機械和功
逐點
導講練
課堂小結
作業提升
學習目標
課時講解
1
課時流程
2
杠桿的特點
杠桿的平衡條件
生活中的杠桿
知識點
知1－講
感悟新知
1
杠桿的特點
1. 定義 在力的作用下繞固定點轉動的簡單機械。
知1－講
感悟新知
2. 杠桿的五要素
五要素 物理含義 圖示
支點(O) 杠桿繞著轉動的固定點
動力(F1) 使杠桿轉動的力 阻力(F2) 阻礙杠桿轉動的力 動力臂(L1) 從支點到動力作用線的距離 阻力臂(L2) 從支點到阻力作用線的距離
知1－講
感悟新知
物理思想
杠桿是從具有復雜外形的機械中抽象出來的理想模型，其本質是一根可以繞固定點轉動的硬棒。前面學習的連通器也是一個理想模型。
知1－講
感悟新知
3. 杠桿五要素的理解
(1)杠桿的支點一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的中間某點。用同一根硬棒做杠桿，使用方法不同，支點位置可能不同，如圖1 甲、乙所示。
知1－講
感悟新知
(2)作用在杠桿上的動力和阻力是相對而言的，可根據人們的需要來確定。動力和阻力的方向不一定相反，但動力和阻力使杠桿轉動的方向一定是相反的，如圖2 所示。
知1－講
感悟新知
(3)力臂是支點到力的作用線的距離，不是支點到力的作用點的距離，即力臂是點到線的距離，不是點到點的距離。
(4)力臂有時在杠桿上，有時不在杠桿上。
(5)如果力的作用線恰好通過支點，則其力臂為零，此時這個力不能使杠桿轉動。
知1－講
感悟新知
(6)力臂的三種表示方法(圖3)。
知1－講
感悟新知
4. 力臂的畫法
步驟 畫法 圖示
第一步：確定支點O 假設杠桿轉動，杠桿上相對靜止的點即為支點
第二步：確定動力和阻力的作用 從動力、阻力作用點沿力的方向(或反方向)分別作直線，即為動力、阻力的作用線
第三步：畫出動力臂和阻力臂 從支點向力的作用線作 垂線，支點到作用線的 距離為力臂
知1－講
感悟新知
深度理解
1.杠桿定義中的力是指作用在杠桿上的力，因此杠桿是受力物體。
2.杠桿在力的作用下是繞固定點轉動，而不是整體向某個方向運動(平動)。
知1－講
感悟新知
歸納總結 力臂作圖解題模型
(1)類型一：已知力畫力臂。
一找點：找支點。
二畫線：畫力的作用線，需要延長的部分用虛線。
三作垂線段：由支點向力的作用線作垂線。
四標力臂：可以用大括號標出力臂，并用字母L1或L2標注。
(2)類型二：已知力臂畫力。過力臂的端點(非支點)作力臂的垂線，并延長至杠桿，垂線與杠桿的交點即為力的作用點。力的方向要根據杠桿平衡狀態來判斷。
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知1－練
[中考·棗莊] 用手提起重物時，前臂可簡化為杠桿：橈骨在肱二頭肌(牽引力F1)的作用下，繞肘關節(支點O)轉動，如圖4甲所示。請在圖乙中畫出動力F1 的力臂L1 和阻力F2 的示意圖。
例 1
感悟新知
知1－練
解題秘方：根據力臂的定義，畫出“點”到“線”的距離。根據動力與阻力方向的關系確定阻力的方向。
解析：F1 的力臂L1 為支點O 到F1 作用線的距離；動力和阻力使杠桿轉動的方向相反，由此判斷阻力的方向豎直向下。
解：如圖5 所示。
感悟新知
知1－練
1. 如圖所示，杠桿在力F1、F2 作用下處于平衡狀態，L1 為F1 的力臂。請在圖中作出F2 的力臂L2 及力F1 的示意圖。
解：如圖所示。
知識點
杠桿的平衡條件
知2－講
感悟新知
2
1. 杠桿平衡 杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉動，稱為杠桿平衡。
2. 探究杠桿平衡條件
(1)實驗器材 杠桿、支架、鉤碼、刻度尺、細線等。
(2)制訂方案
①實驗前，調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。
知2－講
感悟新知
② 在杠桿的兩側分別掛上一串一定數量的鉤碼，調節其位置，讓杠桿再次水平平衡。
③ 通過增減鉤碼的數量，或用彈簧測力計替換其中一串鉤碼拉杠桿，改變動力或動力臂的大小，并隨之調節阻力或阻力臂的大小，使杠桿在水平位置重新平衡。
知2－講
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(3)收集證據
按照方案進行多次實驗，將實驗數據填入表格中。
知2－講
感悟新知
實驗 次數 動力F1/N 動力臂 L1/cm 動力× 動力臂/ (N·cm) 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 阻力× 阻力臂/
(N·cm)
1 0.5 30 15 1.0 15 15
2 1.0 20 20 2.0 10 20
3 1.5 20 30 3.0 10 30
知2－講
感悟新知
(3)實驗結論：分析實驗數據，發現每次杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂可能不一樣，但動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，即動力× 動力臂= 阻力× 阻力臂(F1×L1=F2×L2)。
知2－講
感悟新知
3. 杠桿平衡條件
(1)內容：動力× 動力臂= 阻力× 阻力臂。
(2)字母表示：F1×L1=F2×L2。
(3)說明：當F1L1=F2L2 時，杠桿平衡；當F1L1>F2L2 時，杠桿朝動力F1 的方向轉動；當F1L1知2－講
感悟新知
深度思考實驗前要調節杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是什么？
深度理解
實驗前要調節杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的：
(1) 讓杠桿的重心剛好在支點上，使重力的力臂為零，以消除杠桿重力對實驗的影響；
(2) 當杠桿在水平位置平衡時，力臂恰好與杠桿在同一直線上，這樣就可以直接從杠桿上讀出力臂的大小。
感悟新知
知2－練
[中考·自貢] 如圖6，小王在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中所用的實驗器材有：刻度均勻的杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量為50 g 的鉤碼若干個。(g 取10 N/kg)
例2
知2－練
感悟新知
解題秘方：試題屬于驗證性實驗題，可以根據實驗操作經驗和所學知識直接解答。
感悟新知
知2－練
(1)如圖甲所示，實驗前杠桿左側下沉，則可將左端的平衡螺母向______(填“左”或“右”)調節，直到杠桿在水平位置平衡。
右
解析：如圖甲所示，實驗前杠桿左側下沉，說明左端重，則可將左端的平衡螺母向右調節。
感悟新知
知2－練
(2)在圖乙中杠桿平衡時，若在杠桿左右兩邊所懸掛的鉤碼下同時增加一個相同的鉤碼，則杠桿______ (填“左”或“右”)端下沉。
右
知2－練
感悟新知
解析：每個鉤碼重力G=mg=0.05 k g×10 N/k g =0.5 N，設杠桿上一格長度為L，若在杠桿左右兩邊所懸掛的鉤碼下同時增加一個相同的鉤碼，則杠桿左端力與力臂乘積為4×0.5 N×2 L= 4 N×L，右端力與力臂乘積為3×0.5 N×3 L= 4.5 N×L，右端力與力臂乘積較大，所以右端下沉。
感悟新知
知2－練
(3)如圖丙所示，在A 點懸掛3 個鉤碼，在B 點用彈簧測力計豎直向下拉，使杠桿在水平位置再次平衡，則拉力大小為______ (不計彈簧測力計自重)。
若保持杠桿平衡狀態不變，將彈簧
測力計由a方向緩慢轉動到b 方向的
過程中，其示數將______ (填“變大”
“變小”或“不變”)。
2 N
變大
知2－練
感悟新知
解析：根據杠桿的平衡條件，有3×0.5 N×4 L=F×3 L，解得F=2 N，即拉力大小為2 N；若保持杠桿平衡狀態不變，將彈簧測力計由a 方向緩慢轉動到b方向的過程中，阻力、阻力臂不變，拉力的力臂變小，根據杠桿的平衡條件可知，彈簧測力計示數變大。
知2－練
感悟新知
方法點撥：調節杠桿在水平位置平衡的方法是將平衡螺母向杠桿的翹起端調節
知2－練
感悟新知
2. 在探究杠桿的平衡條件實驗中。
(1)掛鉤碼前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時杠桿 ______(填“ 達到”或“ 沒有達到”)平衡狀態，接下來應向______ (填“左”或“右”)調節
杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平并
靜止。
達到
左
知2－練
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(2)如圖乙所示，鉤碼均相同，杠桿水平平衡，則L1 ∶ L2=______。若兩邊同時取下一個鉤碼，則杠桿的______ ( 填“左”或“右”)端下沉。
2∶1
右
知2－練
感悟新知
(3)如圖丙所示，在A處懸掛3 個鉤碼，每個鉤碼重0.5 N，為了使杠桿在水平位置再次平衡，可在B 處施加一個力，請畫出作用在杠桿B 處的最小力，并標出其大小。
知2－練
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解：如圖所示。
知識點
生活中的杠桿
知3－講
感悟新知
3
杠桿的分類
根據動力臂和阻力臂的關系，可將杠桿分為三類：省力杠桿、等臂杠桿和費力杠桿。
知3－講
感悟新知
2. 三類杠桿的比較
省力杠桿 等臂杠桿 費力杠桿
示意圖
力臂關系 L1>L2 L1=L2 L1力的關系 F1F2
特點 省力但費距離 不省力也不費力，不省距離也不費距離 費力但省距離
應用 鋼絲鉗 天平 應用
知3－講
感悟新知
誤區警示
1.不要誤認為費力杠桿會費力就沒有用處，人們使用費力杠桿可以省距離，比如筷子、釣魚竿的使用。
2.有些杠桿由于使用方法的不同，有時會省力，有時會費力。如使用圖8所示的剪刀，若動力F1 不變，被剪的物體置于a處時，剪刀是省力杠桿，被剪的
物體置于b處時，剪刀是費力杠桿。
知3－講
3. 輪軸
(1)定義：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成的簡單機械，如圖7所示(通常把大輪叫輪，小輪叫軸)。
(2)實質：輪軸可以看成一個可連續轉
動的杠桿，支點在輪軸的軸線上，
如圖7 所示。
感悟新知
知3－講
(3)公式：F1R=F2r 或 ，即輪半徑是軸半徑的幾倍，則作用在輪上的力就是作用在軸上的力的幾分之一。
(4)特點：當動力作用在輪上，阻力作用在軸上時，由于R>r，故F1F2，此時輪軸會費力，也可改變力的方向，但會省距離。
感悟新知
知3－講
感悟新知
誤區警示
不要誤認為使用輪軸一定會省力，要看動力是作用在輪上還是作用在軸上。
感悟新知
知3－練
[中考·江西] 如圖9 所示，是小英用掃帚打掃地面衛生的情景，此時掃帚屬于________ (選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。
例 3
費力
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知3－練
解題秘方：畫出杠桿的示意圖，再根據動力臂L1 和阻力臂L2 的大小關系判斷杠桿的類型，或根據杠桿的使用特點判斷杠桿的類型。
感悟新知
知3－練
解析：方法一：掃地時，掃帚相當于一
個杠桿，其示意圖如圖10 所示，可見其
屬于費力杠桿。方法二：用掃帚掃地時，
手移動較小的距離，可以掃過較大的面
積，根據杠桿的使用特點知掃帚屬于費
力杠桿。
感悟新知
知3－練
3. 2024 上海賽艇公開賽于9 月28 日至29日在蘇州河水域舉行。賽艇的槳可視為杠桿，下列工具正常使用時，與槳屬于同類杠桿的是( )
A
感悟新知
知3－練
易錯點 不能確定阻力的方向
例4 如圖11 所示，用起子開啟瓶蓋，請確定支點O 的位置，作出F1 的力臂L1 和阻力F2 的示意圖(保留作圖痕跡)。
解：如圖12 所示。
感悟新知
知3－練
思路導引：用起子開啟瓶蓋時，起子繞與瓶蓋上面的接觸點轉動，故該點為支點O。從支點O 向F1 的作用線作垂線，垂線段的長度即力臂L1。F1 使起子沿逆時針轉動，瓶蓋對起子的力阻礙起子沿逆時針轉動，故阻力F2 使起子沿順時針轉動，即向下。
感悟新知
知3－練
診誤區：
確定使用杠桿過程中動力和阻力方向的方法：使用杠桿時，總是一個力使杠桿沿順時針轉動，另一個力使杠桿沿逆時針轉動。
課堂小結
杠桿
杠桿
定義
能繞固定點轉動的硬棒
平衡條件
分類
F1L1= F2L2
省力杠桿
費力杠桿
等臂杠桿

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