第十一章簡(jiǎn)單機(jī)械和功第一節(jié)杠桿（第1課時(shí)）

江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社九年級(jí)物理上冊(cè)

義務(wù)教育教科書(shū)從吃飯用的筷子到中國(guó)空間站使用的機(jī)械臂，機(jī)械已進(jìn)入人類生活的方方面面。機(jī)械無(wú)論多復(fù)雜，都是由簡(jiǎn)單機(jī)械組成的。人們?cè)趪@服于機(jī)械的神奇和人類智慧的偉大之余，不禁會(huì)問(wèn)：這些機(jī)械是依據(jù)什么原理工作的呢？1.說(shuō)明:ppt使用高質(zhì)量視頻，資源比較大，本ppt約80MB.………………………2.視頻資源：本ppt共有54張、3段視頻，可根據(jù)需要選擇點(diǎn)播.①視頻講解—《杠桿與杠桿的五要素》②演示實(shí)驗(yàn)—《探究杠桿的平衡條件》③課堂總結(jié)—《杠桿的平衡條件》………………………3.免責(zé)聲明：視頻版權(quán)歸原作者，如涉及版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系刪除。4.追責(zé)聲明：課件版權(quán)歸本工作室，侵權(quán)必究。致老師、同學(xué)兩千多年前古希臘哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家——阿基米德曾說(shuō)過(guò)這樣的豪言壯語(yǔ)：若給我一個(gè)立足點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的棒，我可以搬動(dòng)地球。阿基米德的豪言壯語(yǔ)對(duì)嗎？包含著怎樣的知識(shí)？導(dǎo)入新課1.知道杠桿的概念，會(huì)畫(huà)杠桿的力臂。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道杠桿的平衡條件；會(huì)用杠桿的平衡條件解題。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.什么是杠桿2.杠桿的平衡條件4.課堂總結(jié)

5.實(shí)踐與練習(xí)

6.綜合提升訓(xùn)練

學(xué)習(xí)內(nèi)容一、什么是杠桿第1節(jié)杠桿（第1課時(shí)）一、什么是杠桿1.探究杠桿的工作情況（1）做一做木板上釘了一枚圖釘，你能直接用手把它拔出來(lái)嗎？請(qǐng)從圖中選擇合適的工具把圖釘拔出來(lái)。（2）議一議你是怎樣拔出這枚圖釘?shù)模坑心男┓椒?？哪一種方法更方便、省力？一、什么是杠桿（3）歸納①先用螺絲刀將圖釘撬出一點(diǎn)，再用羊角錘拔出圖釘；②還可用螺絲刀將圖釘撬出一點(diǎn)，再用鉗子拔出圖釘；③若圖釘帽未緊貼木板，也可直接用羊角錘或鉗子拔出圖釘。（答案不唯一，方法有多種，合理即可）在以上方法中，用羊角錘拔出圖釘最方便、省力。FoFo一、什么是杠桿（4）分析圖中的工具在工作時(shí)有哪些共同點(diǎn)①開(kāi)瓶扳手人用力F作用在扳手的末端，當(dāng)向上施加力時(shí)，扳手會(huì)繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，可將瓶蓋打開(kāi)。開(kāi)瓶扳手OF一、什么是杠桿②釣魚(yú)竿人左手用力F作用在釣魚(yú)竿上，當(dāng)沿著如圖所示的方向施加力時(shí)，釣魚(yú)竿會(huì)繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，可將魚(yú)拉到身前。OF釣魚(yú)一、什么是杠桿③分析其他一些典型事例圖例解析人用力拉羊角錘的柄，羊角錘可繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，可將釘子拔出來(lái)人用力推撬棒，撬棒可繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，可將木箱撬起來(lái)人用力壓抽水機(jī)的柄，柄可繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，將活塞提上來(lái)一、什么是杠桿④總結(jié)：上述工具在工作時(shí)的共同點(diǎn)開(kāi)瓶扳手、釣魚(yú)竿、羊角錘、撬棒和抽水機(jī)的柄都是硬的，都可在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。一、什么是杠桿物理學(xué)中，將在力的作用下可繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒稱為杠桿。2.杠桿的定義一根硬棒要想成為一根杠桿必須滿足以下要素：要受到力的作用，是一根硬棒且能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。一、什么是杠桿（1）描述杠桿特征的“五要素”①支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O.②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1.③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2.④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)O到動(dòng)力F1作用線的距離l1.⑤阻力臂：從支點(diǎn)O到阻力F2作用線的距離l2.3.杠桿的五要素注意：“力的作用線”是指過(guò)力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫(huà)的直線。不是支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離。一、什么是杠桿（2）透析杠桿五要素①支點(diǎn)：一定在杠桿上；同一杠桿，使用方法不同，支點(diǎn)位置可能改變。②動(dòng)力與阻力：作用點(diǎn)都在杠桿上；分別使杠桿向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力和阻力是相對(duì)的。③力臂：支點(diǎn)到力的作用線的距離，不是支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離；力臂不一定在杠桿上（如圖中l(wèi)1）；若力的作用線過(guò)支點(diǎn)，則力臂為0。一、什么是杠桿4.力臂的畫(huà)法第一步：先確定支點(diǎn)O和動(dòng)力F1、阻力F2的方向；如圖所示。第二步：確定動(dòng)力和阻力的作用線。從動(dòng)力、阻力作用點(diǎn)沿力的方向（或反方向）分別畫(huà)虛線，即為動(dòng)力、阻力的作用線，如圖所示畫(huà)出了動(dòng)力F1的作用線。第三步：畫(huà)出動(dòng)力臂和阻力臂。由支點(diǎn)向力的作用線作垂線，從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂，并標(biāo)明動(dòng)力臂與阻力臂的符號(hào)“l(fā)1”、“l(fā)2”，如圖所示。一、什么是杠桿【例題1】關(guān)于杠桿，下列說(shuō)法中正確的是（）A.杠桿一定是一根直的硬棒B.杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，且在杠桿的中間位置C.力臂可能在杠桿上，也可能不在杠桿上D.從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離叫動(dòng)力臂C【解析】AB.杠桿，是一根硬棒，但不一定是直的，杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，不一定在杠桿的中間位置，所以A、B選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.C.力臂可能在杠桿上，也可能不在杠桿上，選項(xiàng)C正確.D.從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫動(dòng)力臂，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C.一、什么是杠桿【例題2】如圖開(kāi)瓶器開(kāi)啟瓶蓋時(shí)可抽象為一杠桿，不計(jì)自重。選項(xiàng)圖能正確表示它工作示意圖的是（）

B一、什么是杠桿【解析】由題圖知，向上用力時(shí)，起子圍繞左端O轉(zhuǎn)動(dòng)，因此O為支點(diǎn)。又因?yàn)閯?dòng)力F１的方向向上，使杠桿沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以阻力F2的方向向下，使杠桿沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。圖B正確。故選B.一、什么是杠桿【例題3】如圖，硬棒OB能繞支點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，A處用繩子拉住固定在墻壁上，B處懸掛重物。請(qǐng)畫(huà)出物體所受的重力G的力臂和拉力F的力臂，分別用l1和l2表示。【解析】由支點(diǎn)O向拉力F的作用線作垂線，則垂線段的長(zhǎng)即為拉力F的力臂l1；重物G對(duì)杠桿的拉力，其作用點(diǎn)在杠桿上的B點(diǎn)，方向豎直向下，由支點(diǎn)O向重力的作用線作垂線，即為重力G的力臂l2；如圖所示.二、杠桿的平衡條件第1節(jié)杠桿（第1課時(shí)）二、杠桿的平衡條件

想一想①為什么體重不同的兩人能讓蹺蹺板水平靜止？在杠桿的使用中，杠杠的平衡狀態(tài)是一種非常重要的狀態(tài)。杠桿滿足什么條件時(shí)才會(huì)平衡呢？下面我們一起探究。②為什么重力相同的兩人不能讓蹺蹺板水平靜止？二、杠桿的平衡條件1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件【提出問(wèn)題】杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？【猜想與假設(shè)】動(dòng)力+動(dòng)力臂=阻力+阻力臂動(dòng)力-動(dòng)力臂=阻力-阻力臂動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂動(dòng)力:動(dòng)力臂=阻力:阻力臂…………杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我們就說(shuō)杠桿處于平衡狀態(tài)。二、杠桿的平衡條件【實(shí)驗(yàn)與記錄】1.安裝杠桿，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使之在水平位置平衡。2.如圖所示，在杠桿左邊掛一定數(shù)量的鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)在杠桿右邊某一位置豎直拉住杠桿。設(shè)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿豎直向下的拉力F1是動(dòng)力，動(dòng)力臂為L(zhǎng)1，鉤碼對(duì)杠桿的拉力F2是阻力，阻力臂為L(zhǎng)2。當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，測(cè)量F1、L1、F2、L2的大小，并將數(shù)據(jù)記錄在下表中。二、杠桿的平衡條件3.在下列情況下使杠桿在水平位置平衡，將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表中：（1）保持鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置不變，改變鉤碼的數(shù)量；（2）保持鉤碼的數(shù)量和位置不變，改變彈簧測(cè)力計(jì)的位置；（3）保持彈簧測(cè)力計(jì)的位置和鉤碼的數(shù)量不變，改變鉤碼的位置。測(cè)量序號(hào)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm①210120②310215③45120④二、杠桿的平衡條件【交流與小結(jié)】分析表中的數(shù)據(jù)，找出它們之間的關(guān)系。你從中有什么發(fā)現(xiàn)？對(duì)實(shí)驗(yàn)中得到的每組數(shù)據(jù)，可嘗試對(duì)它們進(jìn)行加、減、乘、除等運(yùn)算，以探求規(guī)律?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2

二、杠桿的平衡條件2.杠桿的平衡條件

二、杠桿的平衡條件（2）應(yīng)用時(shí)注意：①應(yīng)用公式

F1

L1=F2

L2

計(jì)算時(shí)，單位要統(tǒng)一，即動(dòng)力和阻力的單位要用牛（N），動(dòng)力臂和阻力臂的單位要相同（cm或m）。②杠桿是否平衡，取決于力和力臂的乘積；乘積相等就平衡；否則沿著乘積大的那端轉(zhuǎn)動(dòng)。二、杠桿的平衡條件3.我國(guó)古人對(duì)杠桿的研究和應(yīng)用在我國(guó)，人們很早就開(kāi)始運(yùn)用杠桿解決生產(chǎn)、生活中的問(wèn)題。（1）戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的天平和砝碼。圖所示是在我國(guó)湖南長(zhǎng)沙出土的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的天平和砝碼。該天平配有多個(gè)砝碼，最小的砝碼質(zhì)量約為0.6g。這說(shuō)明當(dāng)時(shí)的稱量已經(jīng)相當(dāng)精確。二、杠桿的平衡條件（2）《墨經(jīng)》中對(duì)秤的原理作了較為科學(xué)的描述?！赌?jīng)》將被稱物品叫作“重”，砝碼叫作“權(quán)”，支點(diǎn)到“重”的距離叫作“本”，支點(diǎn)到“權(quán)”的距離叫作“標(biāo)”，如圖所示。二、杠桿的平衡條件明代宋應(yīng)星在《天工開(kāi)物》中描繪了用于搗谷的碓和用于汲水的桔槔。碓桔槔（3）《天工開(kāi)物》中的杠桿【例題4】小宇做“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，則應(yīng)將平衡螺母向_____（選填“左”/“右”）調(diào)節(jié)；（2）杠桿平衡后，小宇在圖甲所示的A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處應(yīng)掛____個(gè)鉤碼，杠桿恰好在原位置平衡。（3）如圖乙所示，他改用彈簧測(cè)力計(jì)在C處豎直向上拉，若每個(gè)鉤碼重0.5N，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為_(kāi)___N，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí)，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將________（選填“變大”“變小”或“不變”），其原因是___________________。左63變大拉力的力臂減小二、杠桿的平衡條件【解析】（1）實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)，杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿右端偏重，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。（2）設(shè)一個(gè)鉤碼的重力為G，杠桿一格長(zhǎng)為L(zhǎng)，由杠桿的平衡條件可得4G×3L=F1×2L

F1=6G即應(yīng)在B點(diǎn)應(yīng)掛6個(gè)鉤碼，才能使杠桿恢復(fù)平衡所以。（3）設(shè)杠桿上每格長(zhǎng)度是L，已知每個(gè)鉤碼重0.5N，由杠桿平衡條件得由圖示可知，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)拉力F的力臂LC變小，阻力和阻力臂保持不變，由杠桿平衡條件可知彈簧測(cè)力計(jì)的拉力變大。

【例題5】如圖所示，在立夏時(shí)節(jié)，有的地方會(huì)給孩子稱體重，希望孩子健康成長(zhǎng)，俗稱“立夏秤人”。若小孩和籃子的總質(zhì)量為16kg，調(diào)整秤砣的位置，使秤桿處于水平平衡狀態(tài)（忽略繩重和桿重），此時(shí)OA=9cm，OB=36cm。下列說(shuō)法不正確的是（）CA．該桿秤的懸掛點(diǎn)O是稱量時(shí)的支點(diǎn)B．該秤砣的質(zhì)量為4kgC．如果秤砣生銹了，測(cè)量結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏大D．若換稱質(zhì)量較大的孩子，當(dāng)秤桿水平平衡后，秤砣的懸掛點(diǎn)在B點(diǎn)右邊【解析】A．支點(diǎn)是杠桿發(fā)生作用時(shí)起支撐作用固定不動(dòng)的一點(diǎn)，該桿秤的懸掛點(diǎn)O是稱量時(shí)的支點(diǎn)，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，G人和籃子l1=G秤砣l2即m人和籃子gl1=m秤砣gl216kg×9cm=m秤砣×36cm解得m秤砣=4kg，故B正確，不符合題意；C．如果秤砣生銹了，其質(zhì)量會(huì)變大。在測(cè)量時(shí)，根據(jù)杠桿平衡條件，在物體重力和動(dòng)力臂不變的情況下，阻力變大，阻力臂會(huì)變小，測(cè)量結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏小，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．若換稱下一個(gè)體重較大的孩子，秤砣和籃子等都不變，則作用在杠桿A點(diǎn)的力變大，但動(dòng)力臂不變，作用在杠桿B點(diǎn)的力不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，阻力臂應(yīng)該變大，所以調(diào)到水平平衡后秤砣的懸掛點(diǎn)應(yīng)在B點(diǎn)右邊，故D正確，不符合題意。故選C。三、課堂總結(jié)第1節(jié)杠桿（第1課時(shí)）課堂總結(jié)（1）在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒.①支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O.②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1（人施加的力）.③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2（物體施加的力）.④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離l1.⑤阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離l2.①平衡：杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止時(shí).②平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂F1l1＝F2l2

五要素杠桿平衡杠桿定義杠桿四、實(shí)踐與練習(xí)

第1節(jié)杠桿（第1課時(shí)）2.如圖所示，在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，保持杠桿水平平衡，改變彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿的方向，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)改變嗎?此時(shí)動(dòng)力臂與支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離相等嗎?試用杠桿平衡條件解釋。【解析】改變彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿的方向，因?yàn)樽枇εc阻力臂不變，動(dòng)力臂變?。◤腛B變?yōu)閘），要使杠桿仍然在水平位置平衡，由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2得，F(xiàn)2變大，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大。此時(shí)動(dòng)力臂l與支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離OB不相等。實(shí)踐與練習(xí)3.小制作：蠟燭蹺蹺板。在一段塑料管中間垂直插入一根大號(hào)縫衣針，將兩支相同的蠟燭分別插入塑料管的兩端，再把縫衣針的兩端分別放在兩個(gè)玻璃杯上，就做成了一個(gè)蠟燭蹺蹺板。如圖所示，點(diǎn)燃蠟燭，你看到了什么現(xiàn)象?你能說(shuō)明其中的道理嗎?【解析】點(diǎn)燃蠟燭，先點(diǎn)的一端燃燒（設(shè)為A端），蠟液滴下，該端重力減少，蹺蹺板向另外一端（設(shè)為B端）傾斜，此時(shí)，A端朝上，B端朝下，朝下的一端會(huì)出現(xiàn)火焰燒烤蠟燭，加速蠟燭的熔化，而朝上的A端則不會(huì)，于是B端的蠟液快速融化滴落，B端的重量快速減小，于是A端的重力又大于B端的重力，B端向下傾斜，蠟燭快速融化，重力快速降低。如此往復(fù)，蹺蹺板就會(huì)來(lái)回自動(dòng)翹個(gè)不停。此現(xiàn)象判斷的依據(jù)是杠桿平衡原理。實(shí)踐與練習(xí)

五、綜合提升訓(xùn)練第1節(jié)杠桿（第1課時(shí)）綜合提升訓(xùn)練1.如圖所示，O點(diǎn)為杠桿支點(diǎn)，在杠桿右端施加力F，某同學(xué)畫(huà)出力F的力臂l，其中正確的是（）AABCD【解析】力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，即力臂與力F的作用線垂直，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。2.如圖甲所示，杠桿保持靜止，O為支點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出動(dòng)力F1的力臂L1和阻力F2的示意圖。

如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出力F1的力臂L及杠桿所受阻力F2的示意圖。

甲乙【解析】過(guò)支點(diǎn)O作動(dòng)力F1作用線的垂線，垂線段即為動(dòng)力臂L1，阻力F2為重物上方繩子對(duì)杠桿向下的拉力，方向豎直向下，如圖所示。物體對(duì)杠桿的拉力即杠桿所受阻力F2，作用點(diǎn)在杠桿上，方向豎直向下，由圖知支點(diǎn)是O，從O點(diǎn)向動(dòng)力F1的作用線作垂線，即為動(dòng)力臂L。如圖所示。綜合提升訓(xùn)練3．如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，某同學(xué)在杠桿的左端掛一重物G，在A端施加一個(gè)豎直向下的力F，使杠桿處于圖示的位置靜止。下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)杠桿不平衡B．此時(shí)該杠桿是費(fèi)力杠桿C

C．要使A端的力最小，F(xiàn)的方向應(yīng)垂直O(jiān)A向下D．此時(shí)G×OB≠F×OA綜合提升訓(xùn)練

綜合提升訓(xùn)練4．如圖是《天工開(kāi)物》中記載的在井上汲水的桔槔，它的前端系一木桶，后端系一質(zhì)量適當(dāng)?shù)呐渲匚?。木桶裝滿水后，為了減小人向上提水時(shí)所需的拉力，下列操作可行的是（）A．將配重靠近支點(diǎn) B．將水桶遠(yuǎn)離支點(diǎn)C．適當(dāng)增大配重 D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離地面C

綜合提升訓(xùn)練【解析】

A．將配重靠近支點(diǎn)，則配重的重力力臂變小，配重的重力和力臂的乘積會(huì)變小，水桶的重力和力臂的乘積不變，則人向上提水時(shí)所需的拉力變大，故A不符合題意；B．將水桶遠(yuǎn)離支點(diǎn)，則水桶的重力力臂變大，水桶的重力和力臂的乘積會(huì)變大，配重的重力和力臂的乘積不變，則人向上提水時(shí)所需的拉力變大，故B不符合題意；C．適當(dāng)增大配重，則配重的重力和力臂的乘積會(huì)變大，水桶的重力和力臂的乘積不變，則人向上提水時(shí)所需的拉力變小，故C符合題意；D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離地面，則水桶的