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(共30张PPT)
第九章　机械和功
杠杆
第一节
1
了解杠杆的概念，明确杠杆五要素。
2
掌握力臂的作图方法。
3
通过实验，探究杠杆的平衡条件及应用。
4
能根据杠杆力臂关系对生活中常见杠杆进行分类。
看谁的力气大
1.徒手拔钉子VS工具拔钉子：
谁能徒手将钉在木板上的钉子拔出来？你有什么更好的办法吗？
2.徒手开瓶盖VS工具开瓶盖
你能徒手打开啤酒瓶盖吗？可以用什么工具来更轻松地打开瓶盖呢？
通过以上两个小活动，你有什么感想？
利用工具
可以完成一些徒手无法完成的任务
一、杠杆
1.在 的作用下绕杆上一 转动的简单机械叫作杠杆。
2.杠杆的五要素：
①支点：杠杆可以绕其转动的点(O点)；
②动力：使杠杆转动的力(F1)；
③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；
④动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离(L1)；
⑤阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离(L2)。
固定点
力
O
思考：你能画出羊角锤拔钉子时的动力臂、阻力臂、动力和阻力吗？
F1
F2
L1
L2
总结提升
画力臂的方法：画出阻力F2的力臂
F2
B
O
A
F1
L2
找出支点的位置
确定动力、阻力的作用线
从支点作动力、阻力作用线的垂线
标出垂足和力臂
学以致用　
作出下面作用在杠杆上各力的力臂。
L1
L1
L2
二、杠杆的平衡条件
体重不同的两个人坐在跷跷板上，跷跷板能水平平衡吗？
1.杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下 或 ，称为杠杆平衡。
2.实验：探究杠杆的平衡条件
(1)实验思路
我们可以先保持杠杆一侧的两个量不变，如左侧的阻力和阻力臂，改变另一侧的两个量，即右侧的动力和动力臂。然后再保持右侧的动力和动力臂不变，改变左侧的阻力和阻力臂。综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。
静止
匀速转动
(2)实验步骤：
①调节平衡螺母，使杠杆在 位置平衡。(调节方式：左偏右调，右偏左调)
②杠杆两端挂上 数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在_____位置平衡。
水平
不同
水平
③把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1、左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂L1、阻力臂L2，把F1、F2、L1、L2的数值填入表格中。
④通过增减钩码的数量，或者用弹簧测力计替换其中一串钩码拉杠杆，改变动力或动力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡。
次数 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1
2
3
…
(3)实验结论：要使杠杆平衡，需要满足的条件是：__________________
______________，或写为： ，这个平衡条件就是阿基米德发现的 平衡原理。
(4)注意事项：
①挂钩码后， (选填“能”或“不能”)再动平衡螺母。
②杠杆倾斜静止时是平衡状态吗？读数时，为什么要求杠杆是处于水平平衡状态？
水平平衡以便直接读出力臂的长度。
③为什么要改变动力或阻力的大小进行多次实验？
避免偶然性，使结论更具有普遍性。
动力×动力臂=
阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
杠杆
不能
是平衡状态
总结提升
找最小的动力
(1)在公式F1L1=F2L2中，若阻力F2和阻力臂L2一定，动力臂L1越长，动力F1越小。
(2)最长动力臂的作法：
如果动力作用点已经给出，那么，支点到动力作用点的连线是最长力臂。
如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点，支点与动力作用点的连线是最长的力臂。
(3)以上方法适用于在阻力F2和阻力臂L2一定的条件下求最小的动力。若阻力F2和动力臂L1一定时，由F1L1=F2L2知，阻力臂L2最小时，动力F1最小。
1.如图所示，关于“探究杠杆平衡的条件”实验的相关说法正确的是(　　)
A.加减钩码进行实验过程中，还可以调节平衡螺母
B.在两侧的钩码下同时各添加一个相同的钩码，杠
杆依然水平平衡
C.该实验可得出结论：当阻力和阻力臂乘积一定时，
动力臂大，动力就大
D.多次实验是为了得到普遍规律
学以致用　
D
侧大于右侧，杠杆不再水平平衡，故B错误；
杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，当阻力和阻力臂乘积一定时，动力臂大，动力就小，故C错误；
多次实验是为了得到普遍规律，故D正确。
解析　加减钩码进行实验过程中，不能调节平衡螺母，故A错误；
在两侧的钩码下同时各添加一个相同的钩码，左侧F1L1=3G×4L=12GL，右侧F2L2=5G×2L=10GL，左
2.如图甲所示是古代战争中的“大炮”——抛石机。当装有石块的抛石机在拉力F1的作用下水平静止时，其简化结构如图乙所示，已知OA=10 m，OB=2 m，石块的质量为30 kg(抛掷杆自重不计，
g取10 N/kg)。求抛掷杆水平时所需的动力F1。
解：石块的重力：G=mg=30 kg×10 N/kg=300 N
F2=G=300 N
根据杠杆平衡条件可得：F1×OB=F2×OA，
即F1===1.5×103 N。
三、生活中的杠杆
1.省力杠杆
杠杆的分类
动力臂______阻力臂，所以省力，但_______。
撬棒
起瓶器
钢丝钳
铡刀
大于
费距离
2.费力杠杆
动力臂______阻力臂，所以费力，但_______ 。
小于
省距离
镊子
火钳
钓鱼竿
动力臂_____阻力臂，所以既不省力也不费力，既不省距离也不费距离。
等于
3.等臂杠杆
天平
跷跷板
思考：阅读教材P105的交流讨论，回答问题。
答案　镊子费力，钳子省力，指甲刀省力。
图中的几种工具都包含杠杆，在正常使用时，哪个省力 哪个费力
学以致用　
思考：请你根据本节知识，看一看教材开头的五把剪刀，他们分别属于哪种杠杆呢？
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
1.轮轴的定义：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，叫作 。习惯上把大轮叫轮，把小轮叫轴。
2.轮轴的本质
轮轴本质上是一个可以连续转动的杠杆。如图所示的辘轳就是典型的轮
四、轮轴
轴，其中轮的半径为R，轴的半径为r。由杠杆的平衡条件可知F1R=F2r，因为轮半径R大于轴半径r，所以作用在轮上的力F1总是小于作用在轴上的力F2。因此使用辘轳可以 。
轮轴
省力
1.(2024·陇南州礼县三模)钓鱼时，钓鱼竿可看成一根杠杆，如图所示，它是一个　　　杠杆，其支点位于图中的　　点。
费力
A
解析　钓鱼时，阻力作用在C点，动力作用在B点，则A为支点，所以使用时阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆，费力但省距离。
2.请在图中画出力F的力臂L。
答案　　过支点O作力F的垂线段，这段线段即是力F的力臂，如图所示：
3.(2024·武汉模拟)在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆(每小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个砝码。图甲是杠杆调节前的位置，图乙、丙、丁是杠杆调好后三次的实验情景，则(　　)
A
A.为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆的平衡螺母适当往右调
B.实验中进行多次测量的目的是取平均值减少误差
C.将图丙中两端各加一个钩码，杠杆仍然平衡
D.如图丁所示，将拉力方向从竖直方向改为虚线方向，拉力F大小将不变
解析　由题意可得，调节前，杠杆右端上翘，为了便于测量力臂，需要将杠杆调节到水平平衡位置，所以需要将平衡螺母适当往右调，故A正确；
实验中进行多次测量的目的是寻找普遍规律，故B不正确；
将图丙中两端各加一个钩码后，无法满足动力×动力臂=阻力×阻力臂，杠杆会失去平衡，故C不正确；
如图丁所示，将拉力方向从竖直方向改为虚线方向后，拉力F的力臂将减小，根据杠杆平衡条件，拉力F的大小将变大，故D不正确。
4.(2024·合肥庐阳区模拟)我们使用开瓶器开汽水瓶时(图甲)，可以简化成如图乙这样的杠杆，O为支点。若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直，且AB∶BO=3∶1，F2=30 N，则F1=　　　N。
7.5
解析　AB∶BO=3∶1，则：BO∶AO=1∶4；
由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，
则：F1×AO=F2×BO，所以：F1==30 N×=7.5 N

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