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(共33张PPT)
第五章 功和简单机械
华师大版九年级上册
第1节 杠杆
－－－杠杆平衡条件及应用
教学目标
科学观念：理解杠杆平衡的条件，知道杠杆的种类以及各种杠杆的特
点，能运用杠杆原理解决一些简单的问题。
科学思维：理解杠杆平衡条件实验的特殊设计；并根据实际判断杠杆
的类型；
探究实践：探究杠杆平衡条件，并据此推导出杠杆省力与费力情况。
态度责任：通过实际应用理解并体会杠杆的作用。通过了解杠杆的应
用，进一步认识科学生活服务于生活。
新知导入
复习：
1、什么是杠杆？杠杆的五要素是什么？
2、什么是力臂？画出下列杠杆的力臂。
杠杆是指在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。
五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
力臂是指支点到力的作用线的距离。
L1
L2
讨论
根据杠杆的定义“如果一根硬棒在力的作用下，能够绕固定点转动，这根棒就叫杠杆”，杠杆是能够转动的。那么，什么情况下杠杆处于平衡状态？
第一种情况：杠杆静止不动
第二种情况：杠杆匀速直线运动
第二种情况：杠杆绕支点匀速转动
？
×
新知讲解
一、杠杆的平衡
1、杠杆的平衡状态：
在动力和阻力的作用下，杠杆处于静止或匀速转动时，我们就说杠杆处于平衡状态。
生活中的应用：如，调节杠秤的秤砣至平衡，便可测出物体质量。
讨论
杠杆在什么情况下才能静止或匀速转动？
根据杠杆的五要素，利用钩码、刻度尺、测力计等器材，选择合适的动力、动力臂、阻力、阻力臂，测试什么条件下杠杆能平衡。
讨论分析
1、研究杠杆平衡条件时，如果用下列装置进行研究：
1）最好使杠杆运动状态始终处于 状态；
原因是 。
2）当杠杆静止时，最好使杠杆 位置；
原因是 ；
3）支点最好设在杠杆的 位置；
原因是 。
静止
便于确认杠杆平衡，也便于观察和读数
水平
便于直接从杠杆上读出力臂
中点
可以忽略杠杆本身重力对实验的影响
讨论分析
2、结合天平（等臂杠杆）的使用，说一说调节杠杆平衡的方法。
1）调节杠杆平衡时就使用杠杆两端的平衡螺母：
若杠杆左端上扬，则应将左端（或右端的）的平衡螺母向 方向调节；
2）以一定数目的钩码代替动力或阻力，挂在杠杆的某一位置，若这时杠杆的左端下沉，则应该将 端的钩码数减少或 端的钩码数增加；也可以将左端的钩码所挂位置（力的作用点）向 方向移动或将右端的钩码所挂位置 移动，直到杠杆在水平位置静止（平衡）。
左
左
右
右
右
分组实验
杠杆平衡条件的研究
1）如图，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态；
2）在杠杆左边离2大格处挂上2个钩码，在杠杆右边1格处挂1个钩码，移动悬挂点的位置，使杠杆水平平衡；
3）以左边的钩码对杠杆的拉力为动力（F1），以右边的钩码对杠杆的拉力为阻力（F2），将各次实验测得的动力、阻力、动力臂，阻力臂记录在表格中；
4）将杠杆左边的钩码数改为3个，改变杠杆右边的钩码数或移动悬挂点位置，使杠杆水平平衡；
5）改变杠杆左边钩码数或悬挂点位置，再改变杠杆右边的钩码数或移动悬挂点，使杠杆水平平衡。
实验活动
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1
2
3
结论
注意：
每个钩码质量为50g，合 N。
实验活动
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 1.0 10 1 10
2 1.5 10 3 5
3 2.0 10 2.5 8
结论
数据处理：
若某组同学测量结果如下表；
则结论是： 。
当满足“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”时，杠杆处于平衡状态
杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
视频：
杠杆平衡条件研究
（点击图片播放）
新知讲解
2、杠杆平衡条件：
动力 ×动力臂 = 阻力×阻力臂
F1 · L1 = F2 · L2
所以，
当F2不变时，F1的大小由L2与L1的比值决定。
L2与L1的大小决定了杠杆是否省力。
L2
F1＝
L1
×F2
新知讲解
二、杠杆的类型
1、杠杆的类型：
在生活中根据需要，杠杆可以是任意形状的。但根据力臂关系，可以将杠杆分为三种类型。
杠杆类型
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
新知讲解
当L1＞L2时，F1 ＜ F2 ，
此时杠杆是省力的。
L2
F1＝
L1
×F2
由 可知，
A、省力杠杆（L1 ＞ L2）
阻力作用点移动的距离
省力杠杆：
优点：可省力
缺点：要多移动距离（费距离）
动力作用点移动的距离
新知讲解
B、费力杠杆（L1 ＜ L2）
当L1＜L2时，F1＞ F2 ，
此时杠杆是费力的。
费力杠杆：
优点：可少移动距离（省距离）
缺点：费力
动力作用点移动的距离
阻力作用点移动的距离
L2
F1＝
L1
×F2
由 可知，
新知讲解
C、等臂杠杆（L1 ＝ L2）
L2
F1＝
L1
×F2
由 可知，
当L1＝L2时，F1＝ F2 ，
此时杠杆既不省力也不费力。
当然，既不省距离，也不费距离。
L1 L2
F1 F2
等臂杠杆：
优点：方便
缺点：不省力、不省距离
新知讲解
2、杠杆类型的应用：
（1）省力杠杆：
当动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，动力就小于阻力。使用这种杠杆只要用比较小的力就可以克服较大的阻力。
常见的省力杠杆有撬棍、扳手、钳子、拔钉器、开瓶器、铁皮剪刀、钢丝钳等。
（2）费力杠杆：
当动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，动力就大于阻力。使用这种杠杆往往受到的阻力很小。而使用这种杠杆的目的是希望得到阻力端的大幅移动。
常见的费力杠杆有筷子、镊子、钓鱼竿、食品夹、理发剪刀、船浆等。
（3）等臂杠杆：
当动力臂与阻力臂相等，杠杆平衡时，动力等于阻力。测量物体 质量的天平就是这类杠杆。
常见的等臂杠杆有天平、定滑轮、跷跷板、挂钟等。
活动思考
蜡烛跷跷板
取生日蜡烛2支、大号缝衣针1根、纸杯2个、一小段圆珠笔芯。
1、把缝衣针穿过一支圆珠笔芯的中间，露出针头和针尾。
2、把2支生日蜡烛的底部各插在针的头尾。
3、把笔芯的两端放在两只杯子的边缘上。
4、分别点燃两边的蜡烛，就做成了一个蜡烛跷跷板。
仔细观察蜡烛跷跷板，想一想：为什么它的两端会不断地上下翘动。
原因：
先后点燃两根蜡烛，由于两根蜡烛燃烧的速度不一样，燃烧速度快的一端，蜡烛融化的速度也快，产生的蜡液就多，一旦蜡液太多掉下来，减轻了这一端的重量，这一端就会翘起。此时，翘起的一端蜡烛和火焰离得远，蜡烛不易被融化；另一端蜡烛和火焰离得近，蜡烛容易被融化。这样，另一端容易产生蜡液，滴落后，就会造成翘起一端的重量大于另一端，于是另一端翘起。如此往复，蜡烛就出现了上下交替的摆动现象，好比一个跷跷板。
我们已经学习了杠杆、杠杆平衡条件及杠杆的类型，完成下列题目：
（1）画出作用在B端的最小动力；
（2）判断上述杠杆类型为 ；
判断的依据： 。
活动
F1
视频：根据画最小力的方法
（点击图片播放）
费力杠杆
动力臂小于阻力臂
课堂练习
1、如图所示的常用工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．筷子 B．起瓶器 C．钢丝钳 D．天平
A
课堂练习
2、如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调好的杠杆重新在水平位置平衡，应在A处悬挂钩码的个数是(　　)
A．1个 B．2个
C．3个 D．6个
B
课堂练习
3、如图所示的钓鱼竿可以看成一个杠杆，关于钓鱼竿下列说法正确的是（　　）
A．钓鱼竿是省力杠杆，B点是支点
B．A点是支点，使用钓鱼竿可以省功
C．钓鱼竿是省力杠杆，增大两只手之间的距离能更省力一些
D．钓鱼竿是费力杠杆，它的好处是可以省距离
D
课堂练习
4、如图是自行车手闸示意图，手闸是一个简单机械，这种简单机械的名称是________，当图中手对车闸的作用力F＝10 N时，刹车拉线受到力的大小为________N。
杠杆
40
课堂练习
5、如图用螺丝刀撬骑马钉，螺丝刀可看成一根杠杆，是一个　 　杠杆，若用力往下撬时，其支点位于图中的 　点，若用力往上撬时，其支点位于图中的　 点（均选填“A”“B”“C”或“D”），且后者比前者　 　些（选填“省力”或“费力”）。
省力
C
A
省力
课堂练习
6、如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，杠杆长0.3米，在它的中点B处挂一重20牛的物体G．若在杠杆上A端施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，则力F的方向应　 　，大小为　 　牛。
竖直向上
10
课堂练习
7、在工厂车间，工人先将金属杆一端的空心吸盘（如图）按压在半成品玻璃上固定，再在A处用力，使玻璃刀在玻璃上绕转轴转动一周，圆形玻璃制品就成型了。下列分析正确的是（　　）
A．吸盘被按压后即可固定，是由于吸盘受到大气压作用
B．玻璃刀口做得锋利是为了增大对玻璃的压力
C．玻璃刀绕转轴转动时，没有受到玻璃施加的摩擦力
D．玻璃刀绕转轴转动时，金属杆始终是一个等臂杠杆
A
课堂练习
8、如图，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，OA＝20cm，G1是边长为5cm的正方体，G2重为20N。当OB＝10cm时，绳子的拉力为　 N，此时G1对地面的压强为2×104Pa。现用一水平拉力使G2以5cm/s的速度向右匀速直线运动，经过　 　s后，可使G1对地面的压力恰好为零。

10
10
课堂总结
1、杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；即F1L1= F2L2。
2、研究杠杆平衡条件实验中，支点位于杠杆正中，且调节杠杆在水平位置静止，目的是可直接从杠杆上读出力臂。
3、杠杆分为三种，动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆是等臂杠杆；省力杠杆费距离，费力杠杆省距离。
板书设计
杠 杆
分 类
1
2
3
费距离
省距离
扳手、开瓶器、老虎钳、钢丝钳等
钓鱼竿、筷子、食品夹、镊子等
天平、定滑轮等
杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1L1 = F2L2
作业布置
1、复习本课时主要内容；
2、完成作业本相应练习；
3、完成学案中“课后巩固”。
谢谢
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