11.1杠杆 课件-2021-2022学年九年级物理苏科版上册（43张PPT）

复杂的机器是由简单机械组成的
第十一章简单机械和功
一、杠杆
11.1 拔图钉
探究：木板上钉了一只图钉，你能用手把他拔出来吗？你可以用那些方法工具将图钉拔出来？比一比谁的方法好？
生活中还有类似的工具吗？
思考：这些工具自身都具有哪些共同特点？
有一定长度，外形各异，但整体受力不易形变的硬棒，有固不动的点
认识杠杆
总结归纳：这些工具在工作时共同的特点
让我想一想?
有力的作用
绕一固定点转动
硬棒
杠杆:
将一根在力的作用下可绕一
固定点转动的硬棒称做杠杆。
在物理学中
【思考】
A、支点（O）
B、动力（F1）
C、阻力（F2）
D、动力臂（l1）
E、阻力臂（l2）
【五要素】
1、支点的位置能不能落在杠杆的两端？
2、如何确定杠杆上的动力和阻力？
3、力臂的大小（ l ）与支点到力的作用点的那段距离（ L ）之间有什么关系？
（ l ≤ L ）
（顺逆原则）
l1
l2
O
F1
F2
作用在杠杆的力使其转动的
效果跟哪些因素有关？
支点O
动力臂l1
阻力臂l2
动力F1
阻力F2
∟
∟
力臂的作法
找出支点的位置
从支点作动力、阻力作用线的垂线
确定动力、阻力作用线
标垂足，定力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
调整人与支点之间距离 人的自重
【稳定条件】
通过翘板稳定杠杆处于平衡状态满足什么条件？
力的大小 力臂
体重不同的两人能不能让跷跷板稳定下来？
【思考】
【猜想】
11.2探究杠杆的平衡条件：
如图杠杆是不是平衡状态？
11.2探究杠杆的平衡条件
杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。
设计实验：当杠杆平衡时，分别测出动力F1、阻力F2，动力臂l1、阻力臂l2。并多次改变力和力臂，获取多组数据，从而分析总结出杠杆的平衡条件。
实验器材：
带等分刻度的均质木尺、钩码、铁架台、弹簧测力计。
11.2探究杠杆的平衡条件
实验步骤：
（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡.
调平衡螺母方法：左高左调
（2）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.
目的：使杠杆的重力作用线通过杠杆支点，避免杠杆自身重力
对杠杆平衡的影响。
保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。
（3）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.
目的：使实验结论具有普遍性。
（4）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记录表格中.
实验步骤：
第三次实验测量弹簧测力计为竖直方向示数为多少，如向左或者右倾斜示数会出现什么变化？得出最小动力的画法？
步骤4为什么与前两次实不同？
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
20
1
10
2
1
20
4
5
3
0.6
20
1
10
F1?L1
F2?L2
合作探究：

合作完成探究杠杆的平衡条件的实验，将实验数据计入表格，分析论证，得出结论准备展示
　杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1 L1 = F2 L2
F2
F1
L1
L2
杠杆的平衡条件：
实验反思
1. 为什么要调节杠杆在水平位置平衡？
2. 为什么要进行多次实验探究？
（消除杠杆自重的影响）
（便于测量相应的力臂）
（避免巧合得到普遍规律）
杠杆的平衡条件：
【内容】
【公式】
【拓展】
【思考】
杠杆平衡原理：
动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂
F1l1＝F2l2
杠杆受多个动（阻）力的平衡条件是什么呢？
给我一个支点和一根足够长的硬
棒，我就能撬动地球。
——阿基米德
F1l1+ Fnln ＝F2l2 + Fmlm
?F1l1＝?F2l2
阿基米德撬地球的杠杆应该有什么特点呢？
实验反思
例题 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原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了根长度为12m的槽钢作为杠杆。吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得l1为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。
O
l1＝6m
l2＝4cm
F1＝200N
F2
例题：
由F1l1＝F2l2 得：
解：
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×6m
0.04m
＝3×104N
m
=
F2
g
=
10N/kg
3×104N
=3×103kg＝3t
=
G
g
O
F1
F2
l1
l2
你认为图中的杠杆 在使用时效果相同吗？
F1
F2
l1
l2
O
O
F1
F2
l1
l2
O
l2
l1
F1
F2
生活中的杠杆
观察与思考
1
省力杠杆
省力杠杆有哪些特点？
杠杆的分类：
【省力杠杆】
【特点】
动力臂大于阻力臂
动力小于阻力，省力
费距离
【实例】
起子
羊角锤
压水井手柄等
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
O
F2
F1
A
B
F2
F1
A’
B’
可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离。
所以省力杠杆又可称为____杠杆
省力杠杆的特点
若克服的阻力较大时，要用省力杠杆。
省力杠杆
2
费力杠杆
【费力杠杆】
【特点】
动力臂小于阻力臂
动力大于阻力，费力
省距离
【实例】
船桨等
笤帚
筷子
费力杠杆有哪些特点？
镊子
F2
F1
h
S=4h
A’
B’
A
B
F2
F1
O
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离。
所以费力杠杆右可称为____杠杆。
费力杠杆的特点
若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。
使用费力杠杆，可以省距离。
能使工作快捷。
费力杠杆
3
等臂杠杆
天平如果不等臂怎么修正？
【等臂杠杆】
【特点】
动力臂等于阻力臂
动力等于阻力，
不费力不省距离
【实例】
天平等
（等量替代）
杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
应 用
杠杆缺点
杠杆优点
杠杆特点
杠杆类型
等臂杠杆
费力杠杆
省力杠杆
L1>L2，F1(动力<阻力)
L1F2
(动力>阻力)
L1=L2，F1=F2
(动力=阻力)
省力
省距离
既不省力也不省距离
费距离
费 力
等臂杠杆
费力杠杆
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
【平衡要素的计算】
例、扁担长2m，两端物体的质量
分别为50kg和30kg。若不考虑扁
担的重力。人的肩头应在什么位
置，扁担才平衡?
【解】
F1l1＝F2l2
m1gAO＝m2g(AB－AO)
50kgAO＝30kg(2m－AO)
解之得：AO＝0.75m
肩头离A端0.75m处，扁担可保持平衡。
【答】
【动态平衡的分析1】
例、如图所示，一个轻质杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F，将直杆从右下位置慢慢抬起到水平位置过程中，
力F大小的变化情况是 ( )
A.一直增大 B.一直减小
C.保持不变 D.无法确定
【最小动力的确定1】
【方法】
1、合理确定支点O和动力作用点
3、作动力作用线，判断阻力作用效果
2、连线支点和动力作用点为最大动力臂
4、根据“顺逆原则”确定动力方向
【最小动力的确定2】
可见，杠杆这一简单机械依然具有重要的价值
生活 物理 社会
人体中的杠杆
（2021宁夏）如图是同学们常用的燕尾夹，AB＝BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把______点看作支点，此时夹子可近似看作________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）．
(2021甘孜州)如图9所示，某同学用完全相同的钩码验证杠杆的平衡条件。杠杆调节平衡后，在杠杆上A点处挂4个钩码，为使杠杆重新平衡，应在B点处挂__▲ 个钩码; 如果A、B两处再各挂一个钩码， 杠杆的__▲ (选填 “左”或“右”)端会下沉。

（2020雅安）如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2kg，杆秤自身质量忽略不计，若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m和0.2m，则被测物体的质量为__kg，若秤砣上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要____（选填 “偏大”或“偏小”）
（2020南京）如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。
(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起。F1的力臂为______m，此时舂米工具是一个______（选填“省力”或“费力”）杠杆；
(2)脚竖直向下至少用力F2为______N，才能将石球抬起，F2和F1的大小关系为F2______F1。
(2021安徽)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F=________N。