(共20张PPT)
浙教版
科学（初中）
九年级上
（1）
新课导入
古希腊科学家阿基米德曾说过：给我一个支点，我就能撬动地球。请问他的话有道理吗?
课堂新授
一、认识杠杆
这4个机械在
构造和使用过程
有什么共同点
尝试着使用图中的各种工具，体验这些工具在使用过程中有什么共同的特征。
钳子钳断一段铁丝，用板子拧紧一个螺帽，用起子启开一瓶料酒，用剪子剪开纸盒子。
说一说这些工具在使用过程中有什么共同的特征？
①都是硬棒。
②工作过程中都在转动，转动过程中有一点是不动的。
③都受到两个作用效果相反的力。
杠杆：在力的作用下，能绕固定点
转动的硬棒叫杠杆。
（1）杠杆的定义
支点o
动力臂L1
L2阻力臂
阻力F2
动力F1
（2）杠杆的五要素：
支点：
动力：
动力臂：
阻力：
阻力臂：
杠杆绕着转动的固定点，用O表示。
使杠杆转动的力，用F1表示。
(方向跟杆杠转动方向一致)
从支点到动力作用线的距离，用L1表示。
阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
(方向跟杆杠转动方向相反)
从支点到阻力作用线的距离，用L2表示。
F1
L1
O
F2
L2
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
杠杆的五要素
“画力臂”可以用简单的顺口溜记住:一找点，二画线，三是作出垂线段。
注意：
1、动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧；
2、当力作用在支点时力臂为零。
3、力臂不一定在杠杆上。
4、杠杆可能要考虑自身重力影响。
o
F1
F2
L2
L1
画出下列杠杆的五要素
阻力臂
动力臂
支点
动力
阻力
请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。
O
动力F1
阻力F2
动力臂L1
阻力臂L2
在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？
L2
L1
画出手压式抽水机的力臂
F2
（3）人身上的杠杆
人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分：
骨——
一根硬棒；
肌肉收缩——动力的来源；
两根骨之间可以活动的关节——支点；
移动肢体或物体——阻力的来源。
支点o
收缩的肱二头肌
放松的肱三头肌
动力F1
阻力F2
读图
寻找手臂上的杠杆。当手拿物体抬起时，找出相应的杠杆，以及支点、动力、阻力。
收缩的肱三头肌
放松的肱二头肌
当手拿物体放下时,找出相应的杠杆，以及支点、动力、阻力。
支点o
动力F1
阻力F2
二、杠杆的平衡条件
杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。
L1
L2
FI
F2
研究杠杆的平衡
（1）把杠杆的中央支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。
（2）在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平
位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力。将支点左边钩码
对杠杆作用力记作动力F1，右边钩码对杠杆作用力记作阻力
F2。将动力和阻力填入表内。
（3）
读出动力臂
l1、阻力臂
l2，并填入表内。
（4）
改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做
4
次。把有关数据填入表内。
序号
动力F1（牛）
动力臂l1（厘米）
F1×l1
阻力F2（牛）
阻力臂l2（厘米）
F2×l2
1
2
3
4
3
10
2
15
4
20
2
10
6
10
4
15
2
20
10
1
20
30
40
60
20
30
40
60
记录表
杠杆的平衡条件是：动力乘以动力臂
等于阻力乘以阻力臂即：F1×L1=F2×L2
1、为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡。
避免杠杆自重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂。
2、杠杆调平的方法是什么?
左边高向左调，右边高向右调
1、如图所示是一种新型开瓶器，借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖，该开瓶器可看作一个杠杆。下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的动力F1和阻力F2的是( )
A B C D
D
2、如图所示的杠杆中，O是支点，在B端挂一个重物，为使杠杆水平平衡，要在A端加一个力，下列说法中正确的是( )
A．在水平方向用力F1最小
B．在竖直方向用力F2最小
C．在跟OA连线垂直的方向F3最小
D．在各个方向上用力一样大
C
3、如图所示，足够长的杠杆上放着质量不相等(m1＞m2)的两个球，杠杆在水平位置平衡，若两球以相同速度同时向远离支点的方向运动相等的时间，则杠杆
(
)
A．仍平衡
B．大球那端下沉
C．小球那端下沉
D．无法确定
B(共19张PPT)
浙教版
科学（初中）
九年级上
（4）
新课导入
使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？
课堂新授
一、机械效率
如图所示，利用动滑轮把重为
G1
的物体提升
h
高度的过程中所做的功为：W有＝
G1h，这是人们提升重物过程中必须要做的功。
（1）有用功（W有）
有用功是人们提升重物过程中必须要做的功，
即使用机械时对人们有用的功。
h
G1
在提升重物的过程中，由于动滑轮本身也受到重力作用，以及动滑轮的转轴上存在摩擦力，因此，必须克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功，这部分功并非我们需要但又不得不额外做的功就是额外功。
(2)、额外功（W额）
利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。
G动
(3)、总功（W总）：有用功与额外功的总和叫总功。
W总=W有用+W额外
F
人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，就是总功。
S
注意：由于存在额外功，因此总功必定大于有用功。
W总=
F动力
S动力
作用在机械上的动力
动力作用点移动的距离
2、机械效率
（1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η）
η=
W有
W总
×100%
（2）表达式为：
η
为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。
①机械效率通常用百分率表示没有单位
。
②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100%
即：η<1
机械效率越大，意味着机械工作时能量的利用率越高。
生活中：一般的滑轮组机械效率为50%~70%，
起重机的机械效率为40
%~
50
%，
抽水机的机械效率为60
%~
80
%
机械效率的定义
：
有用功跟总功的比值
?
有用功
：对人们有用的功
额外功
：人们不需要但又不
得不做的功
总功
：有用功与额外功的总和
公式：
∴
永远小于1
╳100%
使用任何机械都不能省功．
提高机械效率的方法：
（1）减小摩擦
（2）减小机械本身的重力
减少额外功
（3）增加提升物体的重力来增加有用功
增加有用功
思考：
如何提高机械效率呢？
二、斜面的机械效率
如图斜放的平板构成了一个斜面，为什么搬运货物时要用斜面？
斜面也是一种简单机械，利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。
斜面
FS
W动力=
W克服重力
=Ｇh
FS
=Ｇh
光滑
B
S
h
G
F
A
C
S
斜面
S
h
G
F
A
C
B
FS
W动力=
W斜面克服重力
=Ｇh
FS
=Ｇh+f
S
不光滑
W斜面克服摩擦力
=f
S
100%
=
Gh
Fs
100%
f
测量斜面的机械效率
1、实验器材：长木板、木块、刻度尺、小车、弹簧测力计
2、实验步骤
①如图所示将1块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。
s
h
②用弹簧测力计测出小车的重力。
③用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。
④改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2
次。
⑤将测量结果记录在下面的表格中。
注意事项：
①要匀速拉动物体;
②拉力要与斜面平行；
③及时记录数据。
斜面倾斜程度
小车重力/N
斜面高度/m
有用功/J
拉力/N
斜面长/m
总功/J
机械效率
较缓
1N
0.7
较陡
1N
0.7
最陡
1N
0.7
0.1
0.175
0.24
0.14
0.28
0.21
71.4%
83.3%
85.7%
3、测量斜面的机械效率记录表
0.24
0.4
0.1
0.2
0.175
0.3
结论：对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
η=
W有
W总
=
Gh
FS
4、斜面的机械效率
日常生活中有很多事物应用斜面的原理而达到省力的目的，如楼梯、蜿蜒而上的山路等
用滑轮组在竖直方向提升重物
用滑轮组在水平方向拉物体
斜面上推或拉物体
示例图
W有用
W额外
W总
η的表达式
课堂小结：
几种机械的有用功、额外功、总功及机械效率的特殊公式比较
F2
A
F
L
h
G
F
G物h
fS物
G物h
G动h+Wf
Wf绳
fL
F.nh
F.ns物
FL
η
=
G物
nF
η
=
f
nF
η
=G物h
FL
1．用滑轮组提升重物,可以提高滑轮组机械效率的方法是(
).
???A.
改变绕绳方法
??
B.
增加重物提升高度
???C.
减少重物提升高度???
D.
增加物重
D
2.在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1
200牛的物体沿着长L＝5米、高h＝1米的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300牛(不计空气阻力)。求：
（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？
（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？
（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？
（1）知道沿斜面的拉力是300牛，斜面长度是5米，故W总＝Fs＝F·L＝300牛×5米＝1
500焦
（2）此时W有用＝Gh＝1
200牛×1米＝1
200焦
η＝80%
（3）W额外＝W总－W有用＝1
500焦－1
200焦＝300焦
根据W额外＝fL，得f＝60牛
3.工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼.每改运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如同乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N／kg
（1）若某次运送建材的质量为40
kg.求此时的拉力是多少？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12
m，作用在钢绳上的托力为200
N，拉力做功的功率是多大？
（3）当滑轮组的机械效率为60％时，运送建材的重力是多大？
（1）建材的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N；F=400N；
（2）拉力移动的距离：s=nh=2×12m=24m；拉力做的功W=Fs=200N×24m=4800J；
（3）当建材质量为40kg时，G'=600N。(共17张PPT)
浙教版
科学（初中）
九年级上
（2）
新课导入
课堂新授
观察思考
观察生活中常见的杠杆
使用杠杆一定能够省力吗？
一、杠杆的分类
观察图中所示的杠杆，比较它们的动力臂L1、阻力臂L2、动力F1、阻力F2的大小，你能得出什么结论？
O
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
特点：等臂杠杆不省力，也不省距离
由
F1L1=F2L2
∵L1
=
L2
∴F1
=
F2
这是等臂杠杆
动力臂L1
阻力臂L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
∴F1
>
F2
这是费力杠杆
F1
F2
O
特点：费力杠杆费力，省距离
F1
F2
L1
L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
∴F1
>
F2
这是费力杠杆
动力臂小于阻力臂,
特点：费力省距离。
O
F1
F2
L1
L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
>L2
∴F1<
F2
这是省力杠杆
动力臂大于阻力臂,
特点：省力费距离
o
你还能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？如图所示，赛艇上的浆属于哪类杠杆？
二、生产和生活中的杠杆
你还能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？
镊子
筷子
老虎钳
螺栓扳手
铁锤拔钉
天平秤
核桃夹
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
L1>L2
F1(动力<阻力)
省力
费距离
省距离
费力
既不省力也不省距离
L1F1>F2
(动力>阻力)
L1=L2
F1=F2
(动力=阻力)
观察下图如何使杠杆最省力？
图中的杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F沿哪个方向时用力最小？
L阻
L1
F1
F2
F4
F3
C
D
O
沿F2方向用力时动力臂最大，所以F2最小
L2
L3
L4
提示：比较F沿不同方向时力臂的大小。
F阻一般是不能改变的。
由杠杆平衡条件得：F动×L动=F阻×L阻
减小动力的方法：
1、减小阻力臂L阻
2、增大动力臂L动
通过对省力杠杆和费力杠杆的进一步分析，可以发现：
使用省力杠杆虽然省力，但是动力移动的距离比阻力移动的距离大。
而使用费力杠杆虽然费力，但是动力移动的距离比阻力移动的距离小。
省力杠杆能不能省功？动力在做功过程中消耗的能量转化成了什么形式的能？
省力杠杆要费距离，所以不能省功。
动力做功时，消耗的化学能转化为机械能(和内能)。
杠杆使用过程中的能量转化
用来捣谷的舂
用来在井上汲水的桔槔
我国古代人们对杠杆的应用
早在
3000
多年以前，勤劳智慧的中国人就已经开始使用杠杆。他们发明了用来捣谷的舂，用来在井上汲水的桔槔，以及用来精确测量质量的天平和杆秤等。
在公元前
4~
公元前
3世
纪
写
成
的《墨
经》中就对天平的平衡原理作了精辟的论述：“衡木：加重于其一旁，必捶一重相若也。”意思是：天平横梁的一臂加重物，另一臂也要加砝码，两者必须等重，才能平衡。
1.指甲刀是生活中常用的小工具，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是( )
A．三个杠杆都是省力杠杆
B．三个杠杆都是费力杠杆
C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆
D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆
C
2、衣服夹是一种常用物品，如图所示，给出了用手捏开和夹住物品时的两种情况。下列说法中，正确的是( )
A．当用手将其捏开时，它是费力杠杆
B．当用其夹住物品时，它是费力杠杆
C．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力杠杆
D．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力杠杆
B
3.如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕点O缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是( )
A．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变
B．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D．吊臂是一个省力的杠杆
B
4、如图所示，某同学发现了一个金属块。他想知道它的重力和密度。他手中只有一只量程较小的弹簧秤，当他用此弹簧秤测量此金属块的重力时，发现已超过弹簧秤的最大量程，于是他设计了如图所示的装置。OA∶AB＝1∶3，用弹簧秤在B点施加一个竖直向上的力，当OB杠杆水平静止时，弹簧秤读数为1.8
N，当向容器中加水，金属块浸没于水中后，弹簧秤读数为1.2
N，则金属块受到的重力是__________N；密度是_____________kg/m3。
7.2
3×103(共15张PPT)
浙教版
科学（初中）
九年级上
（3）
新课导入
你在生活中见过哪些滑轮的应用？
课堂新授
一、定滑轮和动滑轮
1．观察滑轮，并指出它的结构特点。
滑轮是一种周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。
使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮（fixed
pulley）和动滑轮（moving
pulley）两类。
定滑轮
动滑轮
定滑轮的轴固定不变，动滑轮的轴随钩码一起移动。
不能省力
改变力作用的方向
省一半力
不能改变力的作用方向
定滑轮
动滑轮
F1
L2
L1
F2=G
你能用杠杆的平衡条件来分析论证吗？
G
定滑轮在使用时，相当于一个等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。
在图乙、丁中分别作出定滑轮、动滑轮的动力臂和阻力臂，并找出动力臂和阻力臂之间的关系。分析为什么使用定滑轮不省力，而使用动滑轮可以省一半力。
O
L1
L2
F2
F1
动滑轮在使用时，O
点为杠杆支点，滑轮的轴为阻力作用点，提升重物时，若不改变拉力的方向，则动滑轮相当于动力臂是阻力臂2
倍的省力杠杆。
采用滑轮组既可以省力又能够改变力的方向
二、滑轮组
定滑轮能改变力的方向，但不能省力；动滑轮能省一半力，但不能改变力的方向。
1、滑轮组：把定滑轮和动滑轮组合起来使用的装置。
那么，使用滑轮组时，拉力的大小究竟跟什么因素有关呢？
滑轮组优点：不但可以省力，而且可以改变力的方向。
2、实验探究：滑轮组的拉力和物重的关系
(1)实验器材：定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、细绳、铁架台、钩码。
(2)实验步骤：
①用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重G。
②按如图甲所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F1。
你知道承担重物绳子股数有多少吗？
承担重物绳子即与动滑轮连接的绳子股数n=4
F1
③.按如图乙所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F2。
乙
承担重物绳子即与动滑轮连接的绳子股数n=5
F2
实验结论：拉力F的大小与承担物体总重的绳子段数n有关。
在使用滑轮组吊重物时，若动滑轮重力和摩擦力不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。
1
n
F＝
G
S=nh
［例题］缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300
牛，用它连接成如图3-49
所示的滑轮组，能否提升600
牛的重物？（已知动滑轮重20
牛，摩擦及绳的质量不计）
解：在图所示的滑轮组中，重物和动滑轮的总重G＝
600
牛＋
20
牛＝
620
牛。因为总重是由2
股绳子承担，所以，所用的拉力为：
可见，拉力大于绳子所能承受的最大拉力，所以不能用来提升600
牛的重物。
答：该滑轮组不能用来提升600
牛的重物。
F=G/2＝310N
杠杆、滑轮等简单机械，有的省力、有的不省力，使用它们时，有的可以少移动距离，有的却要多移动距离。在使用简单机械时，你认为省力或费力、省距离或费距离，它们之间有什么关系？
使用简单机械时，省力的就要费距离，且力是几分之一、距离就是相应的几倍；费力的就可以省距离，且力是几倍、距离就是几分之一。
1.小金用图中装置提升重为400N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（
）
A.
两个滑轮均为定滑轮
B.
人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C.
物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N
D.
使用该装置不能省力，但能改变力的方向
C
2.重力均为1
N的A、B滑轮如图所示组装，重物G重20
N，绳端拉力为F。若不计摩擦，在匀速提起重物时，下面结论中，正确的是(
)
A．A、B均为定滑轮，F＝20
N
B．A、B均为动滑轮，F＝5.5
N
C．A为定滑轮、B为动滑轮，F＝10.5
N
D．A为定滑轮、B为动滑轮，F＝9.5
N
D
3.小科、小明和小红进行探究定滑轮的特点的实验。
（1）这个探究活动中弹簧测力计需要测量的量是______________________。
（2）小科、小明和小红分别利用如图甲、乙和丙所示方法对弹簧测力计进行调零。然后他们进行图丁的实验操作，则正确的实验操作是（
）
A.
甲
B.
乙
C.
丙
D.
都可以
（3）本实验始终利用图丁的方式拉弹簧测力计，对下列实验探究方案的分析，最合理的是________。
A方案一：拉相同数量钩码，多次测量求平均值。
B方案二：拉不同数量钩码，各测一组数据。
钩码重力与弹簧测力计拉力
B
B
4.如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以力F向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10s，使绳端匀速向下移动了1.5m，重为G物=550N的物体匀速上升了0.5m，己知每个滑轮的质量均为m轮=5kg，滑轮与轴间的摩擦可以忽略不计(g=10N/kg)。
（1）按题意画出滑轮组的绕绳。
（2）人所做功的功率多大？
（2）每个滑轮的重力G轮=m轮g=5kg×10N/kg=50N
根据绕绳情况可知，拉力F=（G物+
G轮）/3=（550N
+50N）/3=200N
拉力的功率P=W/t=Fs/t=200N×1.5
m/10s=30W
（1）
