9.1 杠杆 课件（72张PPT）

引入：
人们在劳动中经常使用各种机械。有的机械是很简单的，例如，钳子、扳手、螺丝刀等等；有的机械是比较复杂的，例如，缝纫机、车床、收割机等等。
复杂的机械由许多元部件组成，其中就有不少简单机械。所以简单机械的知识是理解复杂机械的基础。在初中物理中，我们只学习简单机械，如杠杆、滑轮等。
给我一个立足点和一根足够长的硬棒，我就能移动地球。
这三个用具有什
么共同特点
思考：这三个用具有什么共同特征？
有力的作用
绕固定点转动
硬棒
在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫杠杆。
让我想一想?
一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。
一、杠杆
注意：杠杆可以是弯曲的，但必需是硬的。
这些用具是杠杆吗？
钢丝钳
道钉撬
火钳
杆秤
瓶盖起子
独轮车
O
O
O
F1
F1
F1
F2
F2
F2
O
L1
L2
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
注意：动力和阻力都是杠杆受到的力，它们使杠杆转动的方向相反，但它们本身的方向不一定相反！
如：
[有时垂足在力的反向延长线上，则需要将力的作用线用虚线反向延长。]
1、要画好力臂，必须先搞清力臂的概念：从支点到力的作用线的垂直距离。
2、然后确定好支点O和力的作用线（从力的作用点沿力的方向所画的直线）。
3、最后用实线或虚线从支点向力的作用线作垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂。最后用大括号勾出力臂，并在旁边写上字母L1或L２。
怎样作杠杆示意图，画好力臂？
杠杆的五要素
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
2.沿力的方向作出力的作用线
1.找出支点O
3.从支点向力的作用线作垂线段，并标出符号。
杠杆示意图的作法
l1
F1
l2
F2
Ｏ
提问：什么是力臂？
2 杠杆是否都是直的？
回答：力臂是支点到力的作用线的垂直 距离。
思考讨论：
1 力臂是一定在杠杆上吗？
3 若一力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂是否改变？
答：不是
答：杠杆可以是直的，也可以是弯的
答：要改变
生活中的杠杆
自行车刹把
垃圾桶盖
二、实验探究：杠杆的平衡条件
1、 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？
2、 猜想与假设：
假设一：
假设二：
F1/L1=F2/L2
F1 · L1=F2 · L2
杠杆平衡：指杠杆静止不动或作缓
慢匀速转动时的状态。
提问：你还有其他的假
设吗？
假设三：
F1+L1=F2+L2
假设四：
F1–L1=F2–L2
·
3、制定计划与设计实验
F1
F2
o
L1
L2
杠杆
平衡
螺母
杠杆在什么条件下平衡？
作用:调节杠杆
自身的平衡
O
L1
L2
F1
F2
※为什么要求杠杆在水平位置静止呢?
※因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接
读出或量出。
·
F1
F2
O
l1
l2
倾斜状态时力臂不好测量
便于测量力臂
思考与讨论
★ 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用?
※ 为什么要求杠杆静止时，在水平位置平衡呢?
★作用是使杠杆在水平位置平衡
因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出。
实验步骤：
（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
螺母
螺母
F2
F1
L2
L1
（2）在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码位置，使杠杆在水平位置重新平衡.记录实验数据F1、L1 、F2 、L2填入课本的表格中。
提醒：每个钩码重0.5N，本次实验统一认为左边动力，右边阻力。
（3）改变力和力臂的数值，再做几次实验，将结果填入表中，进行实验与收集证据。
实验
次数
F1/N）
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
2
3
4
0.5N
20cm
1N
10cm
1.5N
5cm
0.5N
15cm
1.5N
10cm
1N
15cm
1N
15cm
1.5N
10cm
F1×L1
F2×L2
（N. cm）
（N. cm）
10
10
7.5
7.5
15
15
15
15
O
L1
L2
F1
F2
F1L1与F2L2之间有什么样的关系呢？
思考：
杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1L1＝ F2L2
这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
（4）求出各次实验中动力×动力臂和阻力×阻力臂的值，然后思考杠杆的平衡条件。
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1L1＝ F2L2
这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
二、杠杆的平衡条件：
或
结论：当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一
例：一根杠杆动力臂与阻力臂之比是3:2,要使杠杆平衡,则动力与阻力之比是______.
2：3
注意几点：
1、在实验前将杠杆放在水平面上；并通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置静止平衡。
（便于读出或量出力臂）
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，杠杆要有刻度，以便直接读出力臂的长度。
4、动力臂和阻力臂的长短是支点到力的作用线的垂直距离。
5、由平衡条件可看出：只有当杠杆的支点两边的力和力臂的乘积相等时，杠杆才能平衡。仅仅杠杆的两个力相等，或仅仅两个力臂相等，杠杆不一定平衡。
6、在利用杠杆平衡条件分析问题时，一定要做到两边力和力臂的单位对应统一。
力F1 、F2-----N
力臂L1、L2-----只需两边单位一样就行了（如m、dm、cm、mm都行。）
F1
F2
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 〉L2
∴F1〈 F2
这是省力杠杆
1、省力杠杆
三、杠杆的应用
动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆。
h
S=4h
O
F2
F1
A
B
F2
F1
A’
B’
省力杠杆的特点
举例生活中省力标杆（4种以上）？
可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离
省力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 〈 L2
∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
2、费力杠杆
动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆
F2
F1
S=h/4
h
A’
B’
A
B
F2
F1
O
费力杠杆的特点
举例？
可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离
费力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 = L2
∴F1 = F2
这是等臂杠杆
3、等臂杠杆的特点
等臂杠杆不省力，也不费力；
不省距离，也不费距离。
常见的等臂杠杆有：天平和定滑轮
杠杆平衡条件：
三类杠杆：
若l1＞l2，则F1 F2
若l1= l2，则F1 F2
若l1＜l2，则F1 F2
＞
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
＝
＜
小结：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。
F1l1＝F2l2
F1
F2
=
l2
l1
杠杆的分类

省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
概念
动力臂大于阻力臂的杠杆
动力臂小于阻力臂的杠杆
动力臂=阻力臂的杠杆
特点
省了力，但费了距离
费了力，但省了距离
不省力也不费力
实例
撬棒、铡刀、瓶起子、
镊子、理发剪刀
天平、定滑轮
三类杠杆的对比
生活·物理·社会
生活中的剪刀
思考：什么情况下，人们会选用费力杠杆？
使用费力杠杆有什么好处？
当阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离，很方便（如理发用的剪刀）
等臂杠杆
费力杠杆
1、请对下列器具应用的杠杆进行分类：
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
费力杠杆
F2
F1
L1
L2
O
费力杠杆
2、在下列工具中省力的是哪一组（ ）
A. 铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起 钉子；
B. 镊子、钓鱼杆、剪子；
C. 铡刀、天平、钓鱼杆；
D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。
A
3、下列说法中哪些是正确的（ ）
A. 使用杠杆一定会省力；
B. 省力杠杆的动力臂一定小于阻力臂；
C. 动力臂是支点到动力作用点的距离；
D. 等臂杠杆不省力也不省距离。
D
小资料
人体内的杠杆
“给我一个立足点，我就能移动地球。”这是希腊科学家阿基米德的一句名言。实际上，用杠杆移动地球是不可能的。但是这反映了阿基米镕发现杠杆规律后的兴奋心情。
几乎每一台机器中都少不了江杆，就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西，弯一下腰，甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用，了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识，还能学会许多生理知识。
小资料
人体内的杠杆
当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆(如图)。肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌肉要化费6倍以上的力气，虽然费力，但是可以赢得速度。
小资料
人体内的杠杆
当你把脚尖翘起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这是一个省力杠杆(如图)，肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
一、杠杆及有关杠杆的几个概念
支点：杠杆绕着转动的点(O点)
动力：使杠杆转动的力(F1)
阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)
　动力臂：从支点到动力作用线的距离(L1)
　阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(L2)
二、杠杆的平衡条件：
F1L1＝F2L2或
杠杆定义
三、杠杆的应用
1．杠杆的平衡条件是：_________，它的数学表达式是：__________。
2．用杠杆撬一块质量为1t的石头，如果动力臂为200cm，阻力臂为20cm，那么至少要用________的动力才能把石头撬动。
103N
巩固练习：
3．关于力臂的说法正确的是（ ）
A．力臂是指从支点到力的作用点的距离
B．力臂是指从支点到力的作用线的距离
C．杠杆的动力臂加上阻力臂一定等于杠杆的长度
D．力臂一定在杠杆上
4．在下列工具中，省力的杠杆有（ ）
①虎口钳子 ②镊子 ③橇棒 ④铁皮剪刀
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．①③④
B
D
5．两个小孩坐在跷跷板上恰好平衡在水平位置，此时（ ）
A．两个小孩的重力相等
B．两个小孩到支点的距离一定相等
C．两个小孩的质量一定相等
D．两个小孩的重力和他们各自到支点的距离的乘积相等
D
6．在探究杠杆平衡条件的实验中
（1）实验前发现杠杆左端下倾，应该将横梁右端的螺母向_____调节，使杠杆在_______位置平衡，这样做的好处是________ __
（2）若在A点挂4个25g的钩码，在B点应该挂_______个同样的钩码，杠杆可水平平衡；若在C处用弹簧测力计拉，则拉力的方向应该是_______，拉力的大小为________。
A
C
B
（3）实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，怎样可以使杠杆在水平位置平衡？（至少设计两种方案）
A
C
B
7、各式各样的剪刀都是一对对杠杆，要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适（ ）?????????????????????????
B
8、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图，下列说法中正确的是 ( )
A．两杠杆均为省力杠杆
B．两杠杆均为费力杠杆
C．ABC为省力杠杆
D．A'B’C’为省力杠杆
C
9、下列杠杆中，哪一个与其它三个不属于同类？（ ）
A、正在撬道钉的道钉撬
B、正在拔铁钉的羊角锤
C、正在起瓶盖的起子
D、正在掀土的铁锨。
D
10、一根直杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力，如图示，在力F使直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中，力F大小的变化情况应是（　　 ）
A、一直在增大　　　　　　　　　　　　　　　
B、一直在减小　　
C、先增大后减小　　　　　　　　　　　　　　　
D、先减小后增大
A
L1
L2
1、找出杠杆的五要素；
2、判断动力臂L1、阻力臂L2的变化情况；
3、由杠杆平衡条件（ F1L1=F2L2 ）进行分析。
分析：
11、如图，O是杠杆的支点，为了提高重物G，用与杠杆始终垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中（ 　）
A、杠杆始终是省力的；
B、杠杆始终是费力的；
C、杠杆先是省力的，后是费力的；
D、杠杆先是费力的后是省力的。
C
F
L1
分析：
∵F始终垂直杠杆，∴L1保持 ；　　　　　　　杠杆在缓慢提升过程中，L2逐渐 ； 开始时，L1＞L2，是　　　　　； 最终状态，L1＜L2，是　　　　　　。
不变
增大
省力杠杆
费力杠杆
L2
12、如图，一轻质杆OA一端固定在竖直墙上，可绕O点转动，已知0A=0.3cm，OB=0.2cm,在A点处悬挂一重物G，质量为2kg，若在B处施一竖直向上的拉力F，使杠杆在水平线上平衡，此时拉力F为多少？
B
A
O
F
13、下图中轻棒OA可绕O点转动，在杆上的B点用绳挂一物体G，若要使OA如图5所示位置平衡，试在图中由所给条件作出该力的图示。
14、如下图所示，画出将重物G提起时所用的最小动力（图中装置可绕A点转动）。
?????????????????????????????????????????
15、如图：OB=2BA，物体重为60N，不计杠杆自身重力，绳与杆的夹角为30℃，则绳的拉力为多少？
O
B
A
16、某杠杆处于平衡状态。已知作用在杠杆两端的作用力F1和F2的比值是2：3，杠杆长为100CM，计算L1和L2各是多少？
F2
O
F1
17、在抗洪时，解放军战士需要将一个质量为100kg的石磙推上一个台阶，已知石磙的半径为0.5m，台阶高0.2m，（1）画出（见下页图）战士需要的最小推力的力臂；（2）该战士需要的最小推力的大小为________N。
做事是否成功，不在一时奋发，而在能否坚持。