(共38张PPT)
第1节 杠杆
第十二章 简单机械
第1课时 杠杆的初步认识及平衡条件
学习目标
1．认识杠杆，了解关于杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）.
2．理解杠杆的平衡条件，并会进行相关计算.
学习重点
杠杆的平衡条件，杠杆的结构.
课前自学准备
课标要求
学习难点
力臂的概念及画法，变形杠杆的分析.
课前自学准备
预习检测
1. __________________________的硬棒叫杠杆。
2.杠杆绕着转动的固定点叫做______，使杠杆转动的力叫______，阻碍杠杆转动的力叫______，支点到动力作用线的距离叫________，支点到阻力作用线的距离叫________。
3.当杠杆处于______状态或__________状态时，我们就说杠杆平衡了。
4.杠杆平衡条件：动力×________=阻力×___
______，即F1×____=F2×____。
在力的作用下绕着固定点转动
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
静止
匀速转动
动力臂
阻
力臂
l1
l2
课堂教学展示
情景导入
这些用具有什么特点？
它们工作时，能绕一个固定点转动。
课堂教学展示
进行新课
杠杆的认识
知识点一
人类很早以前就学会使用杠杆了，如图中利用木棒搬动巨大木料的情景。
当你用筷子夹菜，用剪刀剪纸、用天平称量时，你就在使用杠杆了。
杠杆
如图，一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。
杠杆的五要素
支点：杠杆可以绕其转动的点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O到动力F1作用线的距离l1
阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离l2
杠杆是最简单的机械之一
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
力臂的画法
一找点、二画线、三作垂线段
动力臂l1
阻力臂l2
力臂是支点到力的作用线的距离
O
F2
F1
l1
l2
l1
l2
o
∟
∟
F2
F1
杠杆的平衡条件
知识点二
在使用杠杆中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。
所谓平衡状态
杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动的状态都叫平衡状态
思考
杠杆在满足什么条件时才会平衡？
探究杠杆的平衡条件
【提出问题】
杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、
阻力臂之间存在着怎样的关系？
【猜想假设】
假设一：
假设二：
F1 · l1=F2 · l2
【所需器材】
实验注意事项：
1．在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。
2．挂钩码后，不能再动平衡螺母。
3．读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
【实验步骤】
调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。保证力臂沿杠杆，便于测量；消除杠杆自重对实验结果的影响。
杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
【实验步骤】
改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。
在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
【分析数据】
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1
2
3
……
【实验结论】
实验结果表明，杠杆的平衡条件是
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
或写为
例 据《杭州日报》报道2001年6月22日，在杭州动物园内一位物理老师利用杠杆定理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如右图）。测量是利用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆。吊钩固定点O为支点。弹簧测力计示数F1为200N。测得动力臂l1为9m，阻力臂l2为6cm。若不计钢槽和铁笼的质量，请你估算大象的质量。g取10N/kg
O
F1
F2
l2
l1
解 人通过弹簧测力计对杠杆的拉力为动力F1=200N，动力臂l1=9m；不计槽钢和铁笼的质量，则大象对杠杆的拉力为阻力F2 ，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2=6cm=0.06m.
根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，有
O
F1
F2
l2
l1
l2
O
F1
F2
l1
大象的质量
大象的质量是3t.
课堂教学展示
随堂演练
1.如图甲所示，是一个Z形杠杆，请在图中画出力F对支点O的力臂l.
l
2.如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO=OC，在A、C两点分别挂有两个和三个相同的钩码，木棒处于水平平衡.如果在木棒的A、C两点各增加一个同样的钩码，则木棒（ ）
A.绕O点顺时针方向转动
B.绕O点逆时针方向转动
C.仍保持平衡
D.平衡被破坏，转动方向不定
C
解析：由题意知，杠杆重心应在O点左侧，设一个钩码自重为G，杠杆重力的力臂为lO，杠杆重力为GO，AO=OC=l，则有：2G×AO+GO×lO=3G×OC，即2Gl+GOlO=3Gl，所以GOlO=Gl；
两边再各加一个钩码后：
左边=3G×AO+GOlO=
3Gl+GOlO=3Gl+Gl=4Gl，
右边=4G×OC=4Gl，
因为两边力和力臂的乘积相等，所以杠杆平衡.
3.找出下列各图中动力和阻力，并画出杠杆力臂。
O
F1
F2
l1
l2
B
A
O
F
O
B
A
图1
图2
4.请画出下图中杠杆的力臂。
l1
l2
l1
l2
课堂教学展示
教学板书
课堂教学展示
课堂小结
一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。
F1l1=F2l2
杠杆的概念
杠杆平衡的条件
拓展延伸
如图所示，利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件.
（1）实验前杠杆如图所示，为使杠杆处在______平衡状态，应将螺母B向______（选填“左”或“右”）调.
水平
右
（2）记录实验数据的表格如下表，请将表头栏目、实验所记录的数据补充完整.
实验序号 ①______
_______ 动力臂l1/m 阻力F2/N ②______
_______
1 2 0.3 3 0.2
2 4 0.4 8 ③___
2 5 ④___ 6 0.25
动力
F1/N
阻力
臂l2/m
0.2
0.3
课后反馈总结
布置作业
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
教学反思
1.杠杆这节的教学重点是要求学生能根据杠杆的五要素把生活中的杠杆模型和理想的理论模型结合起来，比如剪刀、夹菜的筷子、指甲剪等.这节有一个重点也是难点：找支点和作力臂，这里既牵扯到数学中点到直线的距离，又涉及物理中力的作用点和力的示意图，学生感到非常困难.突破重难点的方法，通过实例演示，引导学生分析，提炼方法步骤：一（支）点二力和方向，延长力的作用线，过（支）点作垂线（段）.画力臂并比较力臂大小是下一课时杠杆分类的基础，一定要多练并让学生过关.
2.在杠杆的平衡条件的探究实验中，引导学生猜想杠杆的平衡条件可能与力臂的大小和力的大小有关，这样学生不至于盲目猜想，既调动了学生的积极性、主动性，同时使学生合理的科学猜想，快速进入探究的课题.在分析数据时，教师既要放开主动权，又要参与引导，如提醒学生可以先把数据分开来考虑.把四个数据按物理量分成两组进行分析，接着把有特色的数据放在一起研究，最后把所有的数据统一起来，运用数学工具：加、减、乘、除等简单计算方法，讨论，寻找规律，形成科学的结论，这样不仅营造宽松环境，而且培养了学生敢想敢说的精神及分析概括问题的能力.
2.在图中分别画出钳子、自行车手闸这两个杠杆（图中深色部分）工作时的支点、动力和动力臂、阻力和阻力臂.
课后反馈总结
针对练习
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
l2
4.搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示.推车时，人手向上的力F应为多大？
由F1l1=F2l2知
A
F
G
0.3m
1m
(共25张PPT)
第2课时 杠杆的分类和综合运用
学习目标
1.能根据一定的标准对杠杆的使用、特点以及作用效果等进行分类.
2.知道生活中杠杆的一些应用，进一步巩固学习杠杆的相关知识.
学习重点
杠杆的分类与识别.
课前自学准备
课标要求
学习难点
能正确地在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识.
课前自学准备
预习检测
1.省力杠杆的动力臂______阻力臂，____省力，但____距离。
2.费力杠杆的动力臂______阻力臂，______省力，但____距离。
3.等臂杠杆的动力臂______阻力臂，不省力也不费力，不省距离也不费距离。
4.杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了____；有时却要使用费力杠杆，为了________。
大于
能
费
小于
不能
省
等于
省力
省距离
课堂教学展示
情景导入
杠杆
课堂教学展示
进行新课
杠杆的分类
知识点一
等臂杠杆
天平的动力臂与阻力臂相等，是一种等臂杠杆。
托盘天平
物理天平
天平杠杆的特点：
l左=l右（等臂）
由杠杆平衡条件
F左×l左=F右×l右
知
G物=G码
省力杠杆
动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。
我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？
费了距离。
费力杠杆
动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。
使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。
三种杠杆
杠杆的分类 特点概念 实例
省力杠杆 省力费距离，l动大于l阻 1、用开瓶器开瓶盖
2、用指甲剪剪指甲
3、用羊角锤拔钉子
费力杠杆 费力省距离，l动小于l阻 4、用镊子夹砝码
5、用筷子夹东西
等臂杠杆 不费力也不省距离，l动等于l阻 6、天平
杠杆的综合运用
知识点二
例 如图所示，人的体重为600N，人用扁担所挑物重100N.不计杠杆重. CO=BO，则人肩头所受压力为 N，人对地面的压力为 N.
解析：要求人肩头所受的压力，即求人的肩头对扁担的支持力N，将扁担看作一根杠杆，以C点作为支点，
（注意：要分析人的肩头对扁担的支持力时，必须以C点作为支点，而不能以O点作为支点，若要求人对C点的作用力时，则应以O点为支点，分析不同的力时，选择的支点是不同的），以人的肩头对扁担的支持力N作为动力F1，重100N的物体的重力作为阻力F2，由CO=BO可得CO∶CB=1∶2，由杠杆平衡条件知：
则N=2G=200N，值得注意的是，要求人对地面的压力时，不能误以为此时的压力为200+600=800N，而应将人和物作为一个整体，地面受到人和物对它的压力，即N′=G人+G物=600N+100N=700N.
课堂教学展示
随堂演练
1．下列工具在正常使用中，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
2．如图所示，分别沿力F1、F2、F3的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是（ ）
A．沿F1方向的力最小
B．沿F2方向的力最小
C．沿F3方向的力最小
D．三个力的大小相等
B
F3
F1
F2
O
L1
L3
L2
课堂教学展示
教学板书
课堂教学展示
课堂小结
杠杆的分类 特点概念 实例
省力杠杆 省力费距离，l动大于l阻 1、用开瓶器开瓶盖
2、用指甲剪剪指甲
3、用羊角锤拔钉子
费力杠杆 费力省距离，l动小于l阻 4、用镊子夹砝码
5、用筷子夹东西
等臂杠杆 不费力也不省距离，l动等于l阻 6、天平
拓展延伸
人体内也存在杠杆.当人踮脚时是靠腓肠肌收缩，骨骼和腓肠肌状况如图所示，若某人重为500N且AO=2BO，则双脚同时踮起时，两只脚的腓肠肌的作用力是 N.
解析：本题考查人体结构中的杠杆，人踮脚时，重力位于力与支点O之间，小腿的腓肠肌是提起人体重的力，
足的大部分形成杠杆，跖趾关节起支点的作用.本题的杠杆可简化为下图所示.
由于人是双脚同时踮起，则每只脚需要承担250N的重力，由于AO=2BO，由杠杆平衡条件可得
课后反馈总结
布置作业
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
教学反思
1.在对杠杆进行分类时，教师可以举学生生活中熟悉的三种类型杠杆，如省力杠杆：钢丝钳，费力杠杆：筷子，等臂杠杆：天平，画出它们的示意图并让学生指出这三种杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂.作杠杆示意图时，应该要求学生画得规范，力和力臂尽量按实际比例，标明杠杆的五要素，养成良好的作图习惯.
2.教学过程中学生可能会说省力杠杆是最好的杠杆，费力杠杆不好，教师可以通过分析用钓鱼竿钓鱼、缝纫机踏板、筷子等，让学生知道费力杠杆费了力却省了距离，使工作方便；而省力杠杆虽然省力但费了距离等.
课后反馈总结
教材答疑
1.各式各样的剪刀都是一对对的杠杆.在图中，哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆？要剪断铁片，应该使用哪种剪刀？剪纸时应该使用哪种剪刀？修剪树枝时应使用哪种剪刀？为什么？
在题图中，从左至右第1把、第3把是省力杠杆，第2把是费力杠杆.要剪断较硬的物体，应使用刀把长、刀口较短的省力剪刀，即第1把剪刀；剪纸时，应使用刀把短，刀口长，费力但省距离的剪刀，即第2把剪刀；修剪树枝，既要省力，又要有很大的开阖度，应用从左至右第3把剪刀.
3.图为指甲剪的示意图，它有几个杠杆？分别是省力杠杆，还是费力杠杆？
指甲剪上有三个杠杆ABC、OBD和OED，其中ABC是省力杠杆，OBD和OED是费力杠杆.
