資源簡介

(共32張PPT)
第三章 能量的轉化與守恒
第4節 簡單機械
浙教版 科學（初中）
九年級上
1
課堂導入
觀察思考
給我一個支點我可以撬動地球
為什么較瘦小的女孩也可以比胖子“重”呢？
古代的攻城投石車
互動學習
2
一、認識杠桿
你有沒有使用過開瓶器？利用它你只要用較小的力就可以將瓶蓋打開。
開瓶器就是一種被稱為杠桿的簡單機械。那么，杠桿有什么特征呢？
嘗試著使用圖中的各種工具，體驗這些工具在使用過程中有什么共同的特征。
鉗子鉗斷一段鐵絲，用板子擰緊一個螺帽，用起子啟開一瓶料酒，用剪子剪開紙盒子。
說一說這些工具在使用過程中有什么共同的特征？
①都是硬棒。
②工作過程中都在轉動，轉動過程中有一點是不動的。
（1）共同的特征
③都受到兩個作用效果相反的力。
什么是杠桿？
（2）杠桿
②注意：杠桿形狀各異，可以是直的，也可以是彎的，但必須是硬棒。
①定義：在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒就稱為杠桿。
支點o
動力臂L1
L2阻力臂
阻力F2
動力F1
用
硬
棒
撬動石頭
支點o
動力臂L1
L2阻力臂
阻力F2
動力F1
你能說出杠桿五要素的概念含義嗎？
（1）支點：杠桿繞著轉動的固定點O 叫做支點；
（2）動力：能夠使杠桿轉動的力F1 叫做動力；
（3）阻力：阻礙杠桿轉動的力F2 叫做阻力；
（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離L1 叫做動力臂；
（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離L2 叫做阻力臂。
（6）力的作用線：過力的作用點，沿力的方向的直線。
杠桿五要素：支點 、動力、動力臂、阻力、阻力臂。
“畫力臂”可以用簡單的順口溜記住:一找點，二畫線，三是作出垂線段。
注意：
1、動力和阻力可以在支點兩側，也可在支點同側；
2、當力作用在支點時力臂為零。
3、力臂不一定在杠桿上。
4、杠桿可能要考慮自身重力影響。
請你找出它們的支點、動力和阻力、動力臂和阻力臂。
O
動力F1
阻力F2
動力臂L1
阻力臂L2
在生活和生產中，你還能舉出杠桿的其他實例嗎？
活塞式壓水井
3、人身上的杠桿
人體的杠桿系統，都有四個基本組成部分：
骨—— 一根硬棒；
肌肉收縮——動力的來源；
兩根骨之間可以活動的關節——支點；
移動肢體或物體——阻力的來源。
讀圖 尋找手臂上的杠桿。當手拿物體抬起時，找出相應的杠桿，以及支點、動力、阻力。
支點o
收縮的肱二頭肌
放松的肱三頭肌
動力F1
阻力F2
收縮的肱三頭肌
放松的肱二頭肌
當手拿物體放下時,找出相應的杠桿，以及支點、動力、阻力。
支點o
動力F1
阻力F2
將頭部抬起
踮起腳跟
F2
F1
O
F2
F1
O
尋找人體上的杠桿：將頭部抬起、踮起腳跟，如圖所示。頭部或腳板是否可以看做杠桿？
互動學習
2
二、杠桿的平衡條件
你知道什么是杠桿的平衡嗎？
杠桿在動力和阻力的作用下，保持靜止狀態或勻速轉動狀態，我們就說杠桿處于平衡。
那么杠桿平衡時，應滿足什么條件呢？
1．提出問題：
杠桿平衡時，作用在杠桿上的動力F1、阻力F2和動力臂L1、阻力臂L2之間存在著怎樣關系？
2．建立假設
從蹺蹺板游戲中我們可以得到什么啟發？
研究杠桿的平衡
兩個同學在玩蹺蹺板的時候，結合自己玩蹺蹺板的體會，怎樣才能保持蹺蹺板平衡？若要把自己這一端往下壓，需要把自己的身體往外移動，也就是說，增大力臂。從中我們可以得到啟發：杠桿的平衡跟動力、動力臂與阻力、阻力臂有關。
你還能提出什么假設？
杠桿的平衡跟動力、動力臂與阻力、阻力臂有關。當動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂，即F1L1＝F2L2時，杠桿平衡。
3．設計實驗：
利用小組合作的方式設計實驗方案。我們可以對蹺蹺板進行簡化，如圖所示，用一根帶有刻度的均質木尺作為杠桿，用鉤碼的拉力來代替人的作用力，進行實驗研究。
L1
L2
FI
F2
研究杠桿的平衡
4．進行實驗：
（1）把杠桿的中央支在支架上，調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置處于平衡狀態。
（2）在杠桿的兩端分別掛上不同數量的鉤碼，并左右移動鉤碼懸掛的位置，直到杠桿再次在水平
位置處于平衡狀態。這時杠桿兩端受到的作用力分別等于各自鉤碼的重力。將支點左邊鉤碼
對杠桿作用力記作動力F1，右邊鉤碼對杠桿作用力記作阻力 F2。將動力和阻力填入表內。
（3） 讀出動力臂 l1、阻力臂 l2，并填入表內。
（4） 改變力和力臂的數值，重復上述實驗，共做 4 次。把有關數據填入表內。
序號 動力F1（牛） 動力臂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
表 3-1 記錄表
5．分析與論證：
分析實驗數據，得出實驗結論：
杠桿的平衡條件是：動力乘以動力臂
等于阻力乘以阻力臂即：F1×L1=F2×L2
1、為什么要調節杠桿在水平位置平衡，而不使它處于傾斜狀態平衡。
避免杠桿自重對杠桿平衡的影響，便于測量力臂。
2、杠桿調平的方法是什么
左邊高向左調，右邊高向右調
3
課堂小結
典例分析
考點一：認識杠桿
4
【典型例題1】
如圖所示，一塊厚度、密度均勻的長方形水泥板放在水平地面上，用一豎直向上且作用點分別在長和寬中點的力，欲使其一端抬離地面，則(　　)
A．F甲＞F乙
B．F甲＜F乙
C．F甲＝F乙
D．無法比較
C
【遷移訓練1】
如圖所示是一種新型開瓶器，借助它可單手輕易開啟啤酒瓶蓋，該開瓶器可看作一個杠桿。下列各示意圖中能正確表示該開瓶器工作時的動力F1和阻力F2的是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　　D
D
考點二：杠桿的平衡條件
【典型例題1】
如圖所示的杠桿中，O是支點，在B端掛一個重物，為使杠桿水平平衡，要在A端加一個力，下列說法中正確的是(　　)
A．在水平方向用力F1最小
B．在豎直方向用力F2最小
C．在跟OA連線垂直的方向F3最小
D．在各個方向上用力一樣大
C
【遷移訓練1】
如圖右圖所示，作用在桿A點的力F方向與桿保持垂直，將重物G慢慢提起，直至桿處于水平位置，如果力F的方向始終和桿保持垂直，則在這個過程中，力F(　 　 )
A．增大
B．減小
C．不變
D．無法確定
A
【遷移訓練2】
如圖所示，保持F的方向不變將桿由A位置勻速轉動到B位置，在這個過程中F將(　　)
A．先變大后變小
B．先變小后變大
C．始終不變
D．始終變大
C
如圖所示，足夠長的杠桿上放著質量不相等(m1＞m2)的兩個球，杠桿在水平位置平衡，若兩球以相同速度同時向遠離支點的方向運動相等的時間，則杠桿 ( )
A．仍平衡
B．大球那端下沉
C．小球那端下沉
D．無法確定
B
【遷移訓練3】
在探究杠桿平衡條件的實驗中。
(1)如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，可以向 移動左端的螺母。(選填“左”或“右”)
(2)如圖乙所示，為了使杠桿平衡，應在P點掛 個同樣的鉤碼；若是改用在P點沿虛線方向拉彈簧測力計，則測力計的示數會 (選填“大于”、“等于”或“小于”)上述所要掛鉤碼的總重量，因為這時拉力的力臂 (選填“變小”或“變大”)了。
(3)在圖乙中，保持杠桿左邊所掛鉤碼的位置和個數不變，用彈簧測力計分別在杠桿右邊的不同位置豎直向下拉杠桿，使之平衡，得到表中的幾組數據，請在圖丙中繪出F-L圖象。由表中數據或圖象可知，在阻力與阻力臂一定的條件下，動力F與動力臂L成 。(選填“正比”或“反比”)
動力F/N 6.0 4.0 3.0 2.0 1.5
動力臂L/cm 5 7.5 10 15 20
左
2
大于
變小
反比
【遷移訓練4】

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