資源簡介

(共30張PPT)
第九章　機械和功
杠桿
第一節
1
了解杠桿的概念，明確杠桿五要素。
2
掌握力臂的作圖方法。
3
通過實驗，探究杠桿的平衡條件及應用。
4
能根據杠桿力臂關系對生活中常見杠桿進行分類。
看誰的力氣大
1.徒手拔釘子VS工具拔釘子：
誰能徒手將釘在木板上的釘子拔出來？你有什么更好的辦法嗎？
2.徒手開瓶蓋VS工具開瓶蓋
你能徒手打開啤酒瓶蓋嗎？可以用什么工具來更輕松地打開瓶蓋呢？
通過以上兩個小活動，你有什么感想？
利用工具
可以完成一些徒手無法完成的任務
一、杠桿
1.在 的作用下繞桿上一 轉動的簡單機械叫作杠桿。
2.杠桿的五要素：
①支點：杠桿可以繞其轉動的點(O點)；
②動力：使杠桿轉動的力(F1)；
③阻力：阻礙杠桿轉動的力(F2)；
④動力臂：從支點O到動力F1作用線的距離(L1)；
⑤阻力臂：從支點O到阻力F2作用線的距離(L2)。
固定點
力
O
思考：你能畫出羊角錘拔釘子時的動力臂、阻力臂、動力和阻力嗎？
F1
F2
L1
L2
總結提升
畫力臂的方法：畫出阻力F2的力臂
F2
B
O
A
F1
L2
找出支點的位置
確定動力、阻力的作用線
從支點作動力、阻力作用線的垂線
標出垂足和力臂
學以致用　
作出下面作用在杠桿上各力的力臂。
L1
L1
L2
二、杠桿的平衡條件
體重不同的兩個人坐在蹺蹺板上，蹺蹺板能水平平衡嗎？
1.杠桿平衡：杠桿在動力和阻力的作用下 或 ，稱為杠桿平衡。
2.實驗：探究杠桿的平衡條件
(1)實驗思路
我們可以先保持杠桿一側的兩個量不變，如左側的阻力和阻力臂，改變另一側的兩個量，即右側的動力和動力臂。然后再保持右側的動力和動力臂不變，改變左側的阻力和阻力臂。綜合分析后找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關系。
靜止
勻速轉動
(2)實驗步驟：
①調節平衡螺母，使杠桿在 位置平衡。(調節方式：左偏右調，右偏左調)
②杠桿兩端掛上 數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在_____位置平衡。
水平
不同
水平
③把右側鉤碼對杠桿施的力記為動力F1、左側鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時的動力臂L1、阻力臂L2，把F1、F2、L1、L2的數值填入表格中。
④通過增減鉤碼的數量，或者用彈簧測力計替換其中一串鉤碼拉杠桿，改變動力或動力臂的大小，使杠桿在水平位置重新平衡。
次數 動力F1/N 動力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1
2
3
…
(3)實驗結論：要使杠桿平衡，需要滿足的條件是：__________________
______________，或寫為： ，這個平衡條件就是阿基米德發現的 平衡原理。
(4)注意事項：
①掛鉤碼后， (選填“能”或“不能”)再動平衡螺母。
②杠桿傾斜靜止時是平衡狀態嗎？讀數時，為什么要求杠桿是處于水平平衡狀態？
水平平衡以便直接讀出力臂的長度。
③為什么要改變動力或阻力的大小進行多次實驗？
避免偶然性，使結論更具有普遍性。
動力×動力臂=
阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
杠桿
不能
是平衡狀態
總結提升
找最小的動力
(1)在公式F1L1=F2L2中，若阻力F2和阻力臂L2一定，動力臂L1越長，動力F1越小。
(2)最長動力臂的作法：
如果動力作用點已經給出，那么，支點到動力作用點的連線是最長力臂。
如果動力作用點沒有確定，則選擇杠桿上離支點最遠的點為動力作用點，支點與動力作用點的連線是最長的力臂。
(3)以上方法適用于在阻力F2和阻力臂L2一定的條件下求最小的動力。若阻力F2和動力臂L1一定時，由F1L1=F2L2知，阻力臂L2最小時，動力F1最小。
1.如圖所示，關于“探究杠桿平衡的條件”實驗的相關說法正確的是(　　)
A.加減鉤碼進行實驗過程中，還可以調節平衡螺母
B.在兩側的鉤碼下同時各添加一個相同的鉤碼，杠
桿依然水平平衡
C.該實驗可得出結論：當阻力和阻力臂乘積一定時，
動力臂大，動力就大
D.多次實驗是為了得到普遍規律
學以致用　
D
側大于右側，杠桿不再水平平衡，故B錯誤；
杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，當阻力和阻力臂乘積一定時，動力臂大，動力就小，故C錯誤；
多次實驗是為了得到普遍規律，故D正確。
解析　加減鉤碼進行實驗過程中，不能調節平衡螺母，故A錯誤；
在兩側的鉤碼下同時各添加一個相同的鉤碼，左側F1L1=3G×4L=12GL，右側F2L2=5G×2L=10GL，左
2.如圖甲所示是古代戰爭中的“大炮”——拋石機。當裝有石塊的拋石機在拉力F1的作用下水平靜止時，其簡化結構如圖乙所示，已知OA=10 m，OB=2 m，石塊的質量為30 kg(拋擲桿自重不計，
g取10 N/kg)。求拋擲桿水平時所需的動力F1。
解：石塊的重力：G=mg=30 kg×10 N/kg=300 N
F2=G=300 N
根據杠桿平衡條件可得：F1×OB=F2×OA，
即F1===1.5×103 N。
三、生活中的杠桿
1.省力杠桿
杠桿的分類
動力臂______阻力臂，所以省力，但_______。
撬棒
起瓶器
鋼絲鉗
鍘刀
大于
費距離
2.費力杠桿
動力臂______阻力臂，所以費力，但_______ 。
小于
省距離
鑷子
火鉗
釣魚竿
動力臂_____阻力臂，所以既不省力也不費力，既不省距離也不費距離。
等于
3.等臂杠桿
天平
蹺蹺板
思考：閱讀教材P105的交流討論，回答問題。
答案　鑷子費力，鉗子省力，指甲刀省力。
圖中的幾種工具都包含杠桿，在正常使用時，哪個省力 哪個費力
學以致用　
思考：請你根據本節知識，看一看教材開頭的五把剪刀，他們分別屬于哪種杠桿呢？
省力杠桿
費力杠桿
省力杠桿
費力杠桿
省力杠桿
1.輪軸的定義：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成，叫作 。習慣上把大輪叫輪，把小輪叫軸。
2.輪軸的本質
輪軸本質上是一個可以連續轉動的杠桿。如圖所示的轆轤就是典型的輪
四、輪軸
軸，其中輪的半徑為R，軸的半徑為r。由杠桿的平衡條件可知F1R=F2r，因為輪半徑R大于軸半徑r，所以作用在輪上的力F1總是小于作用在軸上的力F2。因此使用轆轤可以 。
輪軸
省力
1.(2024·隴南州禮縣三模)釣魚時，釣魚竿可看成一根杠桿，如圖所示，它是一個　　　杠桿，其支點位于圖中的　　點。
費力
A
解析　釣魚時，阻力作用在C點，動力作用在B點，則A為支點，所以使用時阻力臂大于動力臂，屬于費力杠桿，費力但省距離。
2.請在圖中畫出力F的力臂L。
答案　　過支點O作力F的垂線段，這段線段即是力F的力臂，如圖所示：
3.(2024·武漢模擬)在探究“杠桿平衡的條件”實驗中，所用的實驗器材有：杠桿(每小格均等長)、鐵架臺、刻度尺、細線和若干個砝碼。圖甲是杠桿調節前的位置，圖乙、丙、丁是杠桿調好后三次的實驗情景，則(　　)
A
A.為了便于測量力臂要將如圖甲所示杠桿的平衡螺母適當往右調
B.實驗中進行多次測量的目的是取平均值減少誤差
C.將圖丙中兩端各加一個鉤碼，杠桿仍然平衡
D.如圖丁所示，將拉力方向從豎直方向改為虛線方向，拉力F大小將不變
解析　由題意可得，調節前，杠桿右端上翹，為了便于測量力臂，需要將杠桿調節到水平平衡位置，所以需要將平衡螺母適當往右調，故A正確；
實驗中進行多次測量的目的是尋找普遍規律，故B不正確；
將圖丙中兩端各加一個鉤碼后，無法滿足動力×動力臂=阻力×阻力臂，杠桿會失去平衡，故C不正確；
如圖丁所示，將拉力方向從豎直方向改為虛線方向后，拉力F的力臂將減小，根據杠桿平衡條件，拉力F的大小將變大，故D不正確。
4.(2024·合肥廬陽區模擬)我們使用開瓶器開汽水瓶時(圖甲)，可以簡化成如圖乙這樣的杠桿，O為支點。若動力F1和阻力F2都與杠桿垂直，且AB∶BO=3∶1，F2=30 N，則F1=　　　N。
7.5
解析　AB∶BO=3∶1，則：BO∶AO=1∶4；
由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，
則：F1×AO=F2×BO，所以：F1==30 N×=7.5 N

展開更多......

收起↑