苏科版物理九年级 ：11．1杠杆 课件 （共76张PPT）使用WPS打开

(共76张PPT)
杠杆
观察下列工具，思考并讨论其共同特征。
1、受力的作用
2、绕固定点转动
3、比较坚硬
在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
想一想：现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？
问题：为什么小小的木棒可以撬起搬不动的巨大石块呢？
9
小猴和小白兔同时发现了一个实心胡萝卜,它们都想多分点。它们采用了如图所示的情景分萝卜。小白兔说:“我要长的那一头!”小猴却暗自高兴。小猴有没有吃亏?为什么?
10
【自主预习】
1.杠杆:
在力的作用下能绕着__
_
____转动的___
__。
2.杠杆的五要素:
(1)支点:杠杆可以绕其____
_的点O。
(2)动力:使杠杆___
__的力F1。
(3)阻力:___
__杠杆转动的力F2。
(4)动力臂:_________
__________的距离
。
(5)阻力臂:_______
____________的距离
。
11
【自主预习】
3.杠杆的平衡条件:
(1)杠杆的平衡:杠杆在动力和阻力作用下保持________________。
(2)探究思路。
①当不挂钩码时,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在_____位置平衡。
②在杠杆两边挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使杠杆在_____位置重新平衡。
③改变动力和动力臂的大小,相应调节_____和_______
的大小,再做几次实验。
(3)实验结论:杠杆的平衡条件:________________________________________。
12
1.结合动手体验,请在图中标出支点、动力和阻力。
13
提示:(1)将小木块垫在下面,用螺丝刀将钉子撬起时,螺丝刀与木块接触的点固定不动,该点为支点,施加在螺丝刀上的力为动力,钉子对螺丝刀产生的向下压的力阻碍螺丝刀转动,为阻力。
(2)开启瓶盖时,瓶盖起子与瓶盖中间接触的点固定不动,该点为支点,对瓶盖起子施加向上的力为动力,瓶盖起子下端与瓶盖边缘接触的位置使瓶盖阻碍瓶盖起子转动的力为阻力。
参考答案:
14
2.根据上图中标出的支点、动力和阻力,画出动力臂和阻力臂。
15
提示:从支点O向动力和阻力的作用线作垂线段,垂线段即为力臂,并标出对应的力臂符号。
参考答案:
16
【知识拓展】
动力和阻力及其方向的判断抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向
(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的,则为了达到目的而施加的这个力即为动力,而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,
而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。
17
【知识拓展】
(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。
18
【示范题1】如图是静止在水平地面上的拉杆旅行箱的示意图,O是轮子的转轴,O′是箱体的重心。以O为支点,画出力F的力臂和箱体所受重力的示意图。　
19
【精讲精析】支点是轮子轴心点O,力臂L是支点到力F的作用线的距离。过O点作F的垂线即为F的力臂,过O′作竖直向下的作用力G即为箱体所受重力示意图。
答案:如图所示
20
(1)画力臂的方法:
定支点→确定力的方向→画力的作用线→作垂线段
(2)确定支点:将杠杆转一下,找出固定不动的点。
(3)找力的作用线:将力的方向延长或反向延长的一条直线。且延长线用虚线表示。
(4)力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的连线。
21
探究杠杆的平衡条件
1.提出问题:杠杆在满足什么条件时才会平衡?
2.猜想与假设:______________________________。
提示:猜想1:动力+动力臂=阻力+阻力臂
猜想2:动力×动力臂=阻力×阻力臂
……
22
探究杠杆的平衡条件
3.设计与进行实验(如图所示):
23
探究杠杆的平衡条件
(1)挂钩码前,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。杠杆两侧受到的作用力等于钩码的重力。
(3)多次改变动力和动力臂,相应地调节阻力和阻力臂,使杠杆在水平位置平衡。
24
探究杠杆的平衡条件
4.实验数据及分析:
分析数据可知,杠杆的平衡条件是_____________。
25
提示:对每一次实验表格中的动力和动力臂、阻力和阻力臂进行分析,力臂越长,需要的力越小,力臂越短,需要的力越大,二者之间可能是反比关系,再比较动力和动力臂、阻力和阻力臂的乘积的大小关系,发现动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。故可知杠杆平衡的条件。
参考答案:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)
26
探究杠杆的平衡条件
5.交流与讨论
(1)实验前,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡?
(2)为什么使杠杆在水平位置平衡?
(3)挂钩码后,能不能再调节平衡螺母?
(4)实验中,为什么收集多组实验数据?
(5)如果利用弹簧测力计分别向各个方向拉动杠杆一端代替钩码,能否得出杠杆的平衡条件?
27
参考答案:按照“左偏(沉)右调,右偏(沉)左调”的原则。若杠杆左端下沉,则将平衡螺母向右调;若杠杆右端下沉,则将平衡螺母向左调。
参考答案:①便于从杠杆上直接读出力臂。
②消除杠杆自身重力对实验的影响。
参考答案:不能。
参考答案:通过对比多组实验数据得出结论,使实验结论更具有普遍性。
参考答案:能,利用弹簧测力计向各个方向拉动杠杆时杠杆仍然能保持平衡,再利用刻度尺测出力臂的大小,分析得出结论。
28
【示范题2】小锦小组用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件”的实验中,每个钩码质量相等。　
(1)将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,他将杠杆左端平衡螺母向右调节到最大限度后,杠杆左端仍有轻微下沉,这时他应将右端的平衡螺母向_________端调节,才能使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图甲所示是他在探究过程中的一个情境,接下来他在两边钩码的下方各加一个相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,为了使杠杆在水平位置平衡,他应将右端钩码移动到右端离支点第_________格处。
29
(3)通过不断改变两端所挂钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡,并记录各次实验数据,通过对数据分析后得出结论:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与其他小组交流后,他们又做了如图乙、丙、丁三次实验,其中_________图所示实验能直接说明该结论是错误的。
30
【精讲精析】本题考查杠杆的平衡条件。(1)现在杠杆左端仍有轻微下沉,说明杠杆左端偏重,为使杠杆在水平位置平衡,这时应将右端的平衡螺母向右端调节。
(2)设一个钩码重为G,杠杆一个格为L,左边加一个相同的钩码,并将左端钩码移到左端离支点第三格处,则左边力和力臂的乘积为F左L左=4G×3L=12GL,右边加一个相同的钩码,设右边的力臂为L右,则右边的力和力臂的乘积为F右L右=3G×L右,为了使杠杆在水平位置平衡,F左L左=F右L右,即12GL=3G×L右,所以L右=4L,他应将右端钩码移动到右端离支点第四格处。
(3)小锦得到“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,这个结论是不正确的;当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时,看实验结论是否成立,所以利用图丁进行验证。
答案:(1)右　(2)四　(3)丁
31
1.杠杆匀速转动时,也认为杠杆处于平衡状态。
2.探究杠杆平衡条件的“两个”关键点:
(1)按“左偏右调,右偏左调”的原则调节杠杆平衡。
(2)判断杠杆是否平衡时,对比力和力臂乘积的大小关系,而不是动力和阻力的大小关系。
32
杠杆平衡条件的应用
1.求力:利用杠杆的平衡条件公式进行计算。
(1)求动力:F1=
。
(2)求阻力:F2=
。
2.判断动力(或阻力)的大小变化:
一般是两个物理量不变或者力臂的比值不变。如阻力和阻力臂保持不变,动力臂越大,动力越小。
3.判断杠杆是否平衡:
若满足杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,则杠杆平衡;若F1l1≠F2l2,则力和力臂乘积大的那一端下沉。
33
【示范题3】如图所示的杠杆正处于水平平衡,若在杠杆两边的钩码下再加一个钩码(钩码的质量都相同),杠杆将　(　　)
A.还继续处于水平平衡状态
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
34
【精讲精析】设每个钩码的质量为m,左端力臂为L,由杠杆的平衡条件可得3mgL=2mgL右,解得L右=L;两端增加一个钩码后,左端力和力臂的乘积为4mgL,右端力和力臂的乘积为3mg×
L=4.5mgL,则右端力和力臂的乘积大,所以杠杆右端下降,左端上升,选项C正确。
答案:C
35
(1)在应用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2计算时,各物理量的单位要统一,即力的单位要用N,距离的要统一,但距离单位不一定要统一成“m”。
(2)不要认为杠杆向力较大的一侧或力臂较长的一侧偏转。影响杠杆转动的因素是力和力臂的乘积。当F1l1>F2L2时沿F1方向转动;当F1l136
力的作用是相互的、杠杆类型的判断
如图所示为赛艇比赛的场景,赛艇的桨可看成一个杠杆。赛艇的桨属于_______杠杆,使用这类杠杆的优点
是_______;运动员用力向后划水,船就前进,这是利用了_____________。
答案:费力　省距离　物体间力的作用是相互的
37
命题点
杠杆平衡条件的应用
如图所示的钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,钳子侧面的刀口受力面积很小是为了_________,钢丝钳子钳口处刻上条纹是为了_________。使用钢丝钳剪钢丝时,为了更省力,手应该_________(选填“靠近”或“远离”)轴的中心。
答案:增大压强　增大摩擦力　远离
38
杠杆平衡条件的判断
如图所示实验探究杠杆的平衡条件,使杠杆在水平位置平衡的原因是_________________。杠杆在水平位置平衡后,两侧各增加一个钩码,则杠杆的_________端将上升。(每个钩码的质量都相同)
答案:便于测量力臂　右
39
如图所示,在一次野外活动中,某同学先后用甲、乙两种方式扛着同样的包裹前进。两种方式中哪种更轻便、更合理?
40
【自主预习】
1.杠杆的分类:
(1)省力杠杆:L1_
_L2,F1_
_F2,__
_力_
__距离。
(2)费力杠杆:L1__
L2,F1_
_F2,__
_力__
_距离。
(3)等臂杠杆:L1_
_L2,F1__
F2,_____力_______距离。
2.天平属于____
_杠杆,撬动大石头的撬棒属于__
___杠杆,赛艇的船桨属于___
__杠杆。(均选填“省力”“费力”或“等臂”)
41
杠杆的分类
1.根据杠杆的五要素画出下列图中的力和力臂。
42
参考答案:
43
杠杆的分类
2.结合杠杆的平衡条件,分析甲、乙、丙中的力和力臂的关系,完成下表填空
44
45
1.人的头颅——等臂杠杆:
点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用,杠杆的支点在脊柱顶端,支点前后各有肌肉,头颅的重力是阻力。支点前后的肌肉所用的力是动力。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长形成低头或仰头动作。
46
2.人的手臂——费力杠杆:
人的手臂绕肘关节转动,可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动。肘关节是支点,肱二头肌所用的力是动力,手拿的重物的重力是阻力,显然我们的前臂是一种费力杠杆,举起一个重物,肌肉要花费约6倍以上的力气。虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。
47
3.走路时的脚——省力杠杆:
我们走路抬起脚时,脚就是一个杠杆。脚掌根是支点,人体的重力就是阻力,腿肚肌肉产生的拉力就是动力。
48
4.其他杠杆:
如小腿绕膝盖的转动可看成小腿肌肉和胫骨组成的杠杆;弯腰时,腰部肌肉和脊骨之间形成杠杆;奔跑时,向前跨步,右腿的髂腰肌收缩、臀大肌松弛,使右大腿抬起;股四头肌松弛,股二头肌收缩,使右膝弯曲。仰卧起坐时,上身受到腹肌和上身重力的作用。这些杠杆模型怎样?是哪种类型的杠杆?
49
【示范题1】如图所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是　(　　)
50
【精讲精析】本题考查杠杆的分类。羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A错误。核桃夹子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B错误。撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C错误。食品夹子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D正确。故选D。
答案:D
51
1.判断杠杆的种类时,杠杆必须处于平衡状态,比较动力和阻力或者动力臂和阻力臂的大小,而不是比较力与力臂的乘积大小。
2.既省力又省距离的杠杆不存在。
52
杠杆最小力的判断
找杠杆“最小力”:由F1l1=F2l2知,F2l2一定,F1、l1成反比。
53
【示范题2】如图所示,利用羊角锤撬起钉子,请你在羊角锤A点处画出所能施加最小动力F1,并画出阻力F2的阻力臂L2。
54
【精讲精析】本题考查力臂的画法与杠杆平衡条件。动力臂越长越省力,最长的力臂即支点与作用点的连线,然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用力即可。过O点作垂直于F2的垂线即为阻力F2的力臂L2。
55
答案:如图所示
56
找最长力臂的三种情况
(1)在动力的作用点明确的情况下,就是以支点到力的作用点的连线作为力臂,这个力臂最长,过力的作用点作力臂的垂线,正确确定力的方向从而作最小的力。
(2)在动力作用点未明确规定时,首先应找出距支点最远的点作为动力作用点,然后再按(1)的步骤完成。
(3)在支点不明确的情况下,首先要通过比较找出合适的支点,进而找到动力作用点,再按(1)的步骤完成。
57
1.下列关于杠杆的说法中正确的是　(　　)
A.杠杆必须是一根直棒
B.杠杆一定要有支点
C.力臂必须在杠杆上
D.力臂就是力的作用点到支点的距离
58
【】选B。杠杆可以是直的,也可以是弯曲的,选项A错误;杠杆的五要素之一就是支点,选项B正确;力臂是从支点到力的作用线的距离,简单地说,就是“点到线”的距离,而不是“点”到“点”的距离,力臂不一定是杠杆的长度,也不一定在杠杆上,选项C、D错误。
59
2.如图所示,这款图钉来自于一个初中生的创意,翘起部分为我们预留下施力空间。图钉作为杠杆,当按图所示施力时其支点为　(　　)
A.A点　　　　　　　　　
B.B点
C.C点
D.D点
60
【】选C。这个装置的目的是能把图钉拔出来,该图钉的工作过程是这样的:用力向上撬杠杆的A点,杠杆绕着C点顺时针转动,使图钉被拔出。由此可知作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力;作用在B点,阻碍图钉拔出的力是阻力;C点是支点,故选C。
61
3.如图所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥AB。线段_________(选填“OA”“AB”或“OB”)表示力F的力臂。
62
本题考查了杠杆的力臂。力臂为过支点垂直于力的作用线的线段,力的作用线为力所在的直线。图中F的力臂为线段OA。
答案:OA
63
4.在图中画出拉力F的力臂L(O为支点)。
64
【】一找点(支点):杠杆转动时,绕其转动的那一点O;
二找力:拉力F作用在杠杆的下端水平向右;
三找线:将表示拉力F的线段向左反向延长,延长线用虚线;
四作垂线段:从支点O向F的作用线引垂线,垂线段即为力臂,标出相应的字母符号。
答案:如图所示
65
5.在探究杠杆平衡条件时,使轻质弯曲杠杆在如图所示的位置平衡,请画出阻力F2和阻力臂L2。
66
【】由图可知支点是O点,画出阻力F2及其阻力作用线,从O点向阻力F2的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是阻力臂L2。
答案:如图所示
67
6.小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示,他这样做的最终目的是　(　　)
A.便于直接测量力臂的大小
B.便于提供不同大小的拉力
C.手拉弹簧测力计,使整个装置更加稳定,便于实验
D.便于提供不同方向的拉力,得出普遍规律
68
【】选D。从支点到力的作用线的距离叫力臂,在杠杆两侧挂钩码,由于重力的方向是竖直向下的,力臂在杠杆上可以直接读出,当用弹簧测力计时,若弹簧测力计倾斜,拉力不再与杠杆垂直,这样力臂会发生变化,相应变短,根据杠杆的平衡条件,力会相应增大,才能使杠杆仍保持平衡,这样做实验可以改变拉力的方向便于得出普遍规律。
69
7.小张在探究“杠杆平衡条件”实验中,给他提供的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,如图所示,此时应把杠杆左端的平衡螺母向_________(选填“左”成“右”)调节。
(2)小张将实验数据记录在表中:
表格中空缺的实验数据“▲”是_________。
(3)小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了_______(只有一个正确答案,选填答案序号)。
①减小摩擦
②多次测量取平均值减小误差
③使每组数据更准确
④获取多组实验数据归纳出物理规律
次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1
10
2
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2
15
1.5
▲
70
71
8.如图所示,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡,已知每个钩码的质量均为50g,若在A、B两处各加1个钩码,g取10N/kg,那么杠杆　(　　)
A.右边向下倾斜
B.左边向下倾斜
C.仍保持水平位置平衡
D.无法确定杠杆是否平衡
72
73
9.小红拉着拉杆式书包在水平地面上前进,如图所示,当拉杆式书包水平放置在地面时,拉杆可看作杠杆,且动力臂是阻力臂的5倍,若书包重为60N,则小红在把手上用力向上提起时的拉力为_______N。
74
75
10.如图所示,秤砣的质量为100g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm,则被测物体的质量为多大?　
76