9.1杠杆 课件(共48张PPT)2024-2025学年北师大八年级物理下册

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9.1杠杆 课件(共48张PPT)2024-2025学年北师大八年级物理下册

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(共48张PPT)
第一节 杠杆
第九章 机械和功
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
杠杆的特点
杠杆的平衡条件
生活中的杠杆
知识点
知1-讲
感悟新知
1
杠杆的特点
1. 定义 在力的作用下绕固定点转动的简单机械。
知1-讲
感悟新知
2. 杠杆的五要素
五要素 物理含义 图示
支点(O) 杠杆绕着转动的固定点
动力(F1) 使杠杆转动的力 阻力(F2) 阻碍杠杆转动的力 动力臂(L1) 从支点到动力作用线的距离 阻力臂(L2) 从支点到阻力作用线的距离
知1-讲
感悟新知
物理思想
杠杆是从具有复杂外形的机械中抽象出来的理想模型,其本质是一根可以绕固定点转动的硬棒。前面学习的连通器也是一个理想模型。
知1-讲
感悟新知
3. 杠杆五要素的理解
(1)杠杆的支点一定在杠杆上,可以在杠杆的一端,也可以在杠杆的中间某点。用同一根硬棒做杠杆,使用方法不同,支点位置可能不同,如图1 甲、乙所示。
知1-讲
感悟新知
(2)作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的,可根据人们的需要来确定。动力和阻力的方向不一定相反,但动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,如图2 所示。
知1-讲
感悟新知
(3)力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离,即力臂是点到线的距离,不是点到点的距离。
(4)力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上。
(5)如果力的作用线恰好通过支点,则其力臂为零,此时这个力不能使杠杆转动。
知1-讲
感悟新知
(6)力臂的三种表示方法(图3)。
知1-讲
感悟新知
4. 力臂的画法
步骤 画法 图示
第一步:确定支点O 假设杠杆转动,杠杆上相对静止的点即为支点
第二步:确定动力和阻力的作用 从动力、阻力作用点沿力的方向(或反方向)分别作直线,即为动力、阻力的作用线
第三步:画出动力臂和阻力臂 从支点向力的作用线作 垂线,支点到作用线的 距离为力臂
知1-讲
感悟新知
深度理解
1.杠杆定义中的力是指作用在杠杆上的力,因此杠杆是受力物体。
2.杠杆在力的作用下是绕固定点转动,而不是整体向某个方向运动(平动)。
知1-讲
感悟新知
归纳总结 力臂作图解题模型
(1)类型一:已知力画力臂。
一找点:找支点。
二画线:画力的作用线,需要延长的部分用虚线。
三作垂线段:由支点向力的作用线作垂线。
四标力臂:可以用大括号标出力臂,并用字母L1或L2标注。
(2)类型二:已知力臂画力。过力臂的端点(非支点)作力臂的垂线,并延长至杠杆,垂线与杠杆的交点即为力的作用点。力的方向要根据杠杆平衡状态来判断。
感悟新知
知1-练
[中考·枣庄] 用手提起重物时,前臂可简化为杠杆:桡骨在肱二头肌(牵引力F1)的作用下,绕肘关节(支点O)转动,如图4甲所示。请在图乙中画出动力F1 的力臂L1 和阻力F2 的示意图。
例 1
感悟新知
知1-练
解题秘方:根据力臂的定义,画出“点”到“线”的距离。根据动力与阻力方向的关系确定阻力的方向。
解析:F1 的力臂L1 为支点O 到F1 作用线的距离;动力和阻力使杠杆转动的方向相反,由此判断阻力的方向竖直向下。
解:如图5 所示。
感悟新知
知1-练
1. 如图所示,杠杆在力F1、F2 作用下处于平衡状态,L1 为F1 的力臂。请在图中作出F2 的力臂L2 及力F1 的示意图。
解:如图所示。
知识点
杠杆的平衡条件
知2-讲
感悟新知
2
1. 杠杆平衡 杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动,称为杠杆平衡。
2. 探究杠杆平衡条件
(1)实验器材 杠杆、支架、钩码、刻度尺、细线等。
(2)制订方案
①实验前,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
知2-讲
感悟新知
② 在杠杆的两侧分别挂上一串一定数量的钩码,调节其位置,让杠杆再次水平平衡。
③ 通过增减钩码的数量,或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,并随之调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在水平位置重新平衡。
知2-讲
感悟新知
(3)收集证据
按照方案进行多次实验,将实验数据填入表格中。
知2-讲
感悟新知
实验 次数 动力F1/N 动力臂 L1/cm 动力× 动力臂/ (N·cm) 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 阻力× 阻力臂/
(N·cm)
1 0.5 30 15 1.0 15 15
2 1.0 20 20 2.0 10 20
3 1.5 20 30 3.0 10 30
知2-讲
感悟新知
(3)实验结论:分析实验数据,发现每次杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂可能不一样,但动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,即动力× 动力臂= 阻力× 阻力臂(F1×L1=F2×L2)。
知2-讲
感悟新知
3. 杠杆平衡条件
(1)内容:动力× 动力臂= 阻力× 阻力臂。
(2)字母表示:F1×L1=F2×L2。
(3)说明:当F1L1=F2L2 时,杠杆平衡;当F1L1>F2L2 时,杠杆朝动力F1 的方向转动;当F1L1知2-讲
感悟新知
深度思考实验前要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是什么?
深度理解
实验前要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的:
(1) 让杠杆的重心刚好在支点上,使重力的力臂为零,以消除杠杆重力对实验的影响;
(2) 当杠杆在水平位置平衡时,力臂恰好与杠杆在同一直线上,这样就可以直接从杠杆上读出力臂的大小。
感悟新知
知2-练
[中考·自贡] 如图6,小王在“探究杠杆的平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50 g 的钩码若干个。(g 取10 N/kg)
例2
知2-练
感悟新知
解题秘方:试题属于验证性实验题,可以根据实验操作经验和所学知识直接解答。
感悟新知
知2-练
(1)如图甲所示,实验前杠杆左侧下沉,则可将左端的平衡螺母向______(填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。

解析:如图甲所示,实验前杠杆左侧下沉,说明左端重,则可将左端的平衡螺母向右调节。
感悟新知
知2-练
(2)在图乙中杠杆平衡时,若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码,则杠杆______ (填“左”或“右”)端下沉。

知2-练
感悟新知
解析:每个钩码重力G=mg=0.05 k g×10 N/k g =0.5 N,设杠杆上一格长度为L,若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码,则杠杆左端力与力臂乘积为4×0.5 N×2 L= 4 N×L,右端力与力臂乘积为3×0.5 N×3 L= 4.5 N×L,右端力与力臂乘积较大,所以右端下沉。
感悟新知
知2-练
(3)如图丙所示,在A 点悬挂3 个钩码,在B 点用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力大小为______ (不计弹簧测力计自重)。
若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧
测力计由a方向缓慢转动到b 方向的
过程中,其示数将______ (填“变大”
“变小”或“不变”)。
2 N
变大
知2-练
感悟新知
解析:根据杠杆的平衡条件,有3×0.5 N×4 L=F×3 L,解得F=2 N,即拉力大小为2 N;若保持杠杆平衡状态不变,将弹簧测力计由a 方向缓慢转动到b方向的过程中,阻力、阻力臂不变,拉力的力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,弹簧测力计示数变大。
知2-练
感悟新知
方法点拨:调节杠杆在水平位置平衡的方法是将平衡螺母向杠杆的翘起端调节
知2-练
感悟新知
2. 在探究杠杆的平衡条件实验中。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 ______(填“ 达到”或“ 没有达到”)平衡状态,接下来应向______ (填“左”或“右”)调节
杠杆两端的螺母,使杠杆保持水平并
静止。
达到

知2-练
感悟新知
(2)如图乙所示,钩码均相同,杠杆水平平衡,则L1 ∶ L2=______。若两边同时取下一个钩码,则杠杆的______ ( 填“左”或“右”)端下沉。
2∶1

知2-练
感悟新知
(3)如图丙所示,在A处悬挂3 个钩码,每个钩码重0.5 N,为了使杠杆在水平位置再次平衡,可在B 处施加一个力,请画出作用在杠杆B 处的最小力,并标出其大小。
知2-练
感悟新知
解:如图所示。
知识点
生活中的杠杆
知3-讲
感悟新知
3
杠杆的分类
根据动力臂和阻力臂的关系,可将杠杆分为三类:省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆。
知3-讲
感悟新知
2. 三类杠杆的比较
省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆
示意图
力臂关系 L1>L2 L1=L2 L1力的关系 F1F2
特点 省力但费距离 不省力也不费力,不省距离也不费距离 费力但省距离
应用 钢丝钳 天平 应用
知3-讲
感悟新知
误区警示
1.不要误认为费力杠杆会费力就没有用处,人们使用费力杠杆可以省距离,比如筷子、钓鱼竿的使用。
2.有些杠杆由于使用方法的不同,有时会省力,有时会费力。如使用图8所示的剪刀,若动力F1 不变,被剪的物体置于a处时,剪刀是省力杠杆,被剪的
物体置于b处时,剪刀是费力杠杆。
知3-讲
3. 轮轴
(1)定义:由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械,如图7所示(通常把大轮叫轮,小轮叫轴)。
(2)实质:轮轴可以看成一个可连续转
动的杠杆,支点在轮轴的轴线上,
如图7 所示。
感悟新知
知3-讲
(3)公式:F1R=F2r 或 ,即轮半径是轴半径的几倍,则作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一。
(4)特点:当动力作用在轮上,阻力作用在轴上时,由于R>r,故F1F2,此时轮轴会费力,也可改变力的方向,但会省距离。
感悟新知
知3-讲
感悟新知
误区警示
不要误认为使用轮轴一定会省力,要看动力是作用在轮上还是作用在轴上。
感悟新知
知3-练
[中考·江西] 如图9 所示,是小英用扫帚打扫地面卫生的情景,此时扫帚属于________ (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
例 3
费力
感悟新知
知3-练
解题秘方:画出杠杆的示意图,再根据动力臂L1 和阻力臂L2 的大小关系判断杠杆的类型,或根据杠杆的使用特点判断杠杆的类型。
感悟新知
知3-练
解析:方法一:扫地时,扫帚相当于一
个杠杆,其示意图如图10 所示,可见其
属于费力杠杆。方法二:用扫帚扫地时,
手移动较小的距离,可以扫过较大的面
积,根据杠杆的使用特点知扫帚属于费
力杠杆。
感悟新知
知3-练
3. 2024 上海赛艇公开赛于9 月28 日至29日在苏州河水域举行。赛艇的桨可视为杠杆,下列工具正常使用时,与桨属于同类杠杆的是( )
A
感悟新知
知3-练
易错点 不能确定阻力的方向
例4 如图11 所示,用起子开启瓶盖,请确定支点O 的位置,作出F1 的力臂L1 和阻力F2 的示意图(保留作图痕迹)。
解:如图12 所示。
感悟新知
知3-练
思路导引:用起子开启瓶盖时,起子绕与瓶盖上面的接触点转动,故该点为支点O。从支点O 向F1 的作用线作垂线,垂线段的长度即力臂L1。F1 使起子沿逆时针转动,瓶盖对起子的力阻碍起子沿逆时针转动,故阻力F2 使起子沿顺时针转动,即向下。
感悟新知
知3-练
诊误区:
确定使用杠杆过程中动力和阻力方向的方法:使用杠杆时,总是一个力使杠杆沿顺时针转动,另一个力使杠杆沿逆时针转动。
课堂小结
杠杆
杠杆
定义
能绕固定点转动的硬棒
平衡条件
分类
F1L1= F2L2
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆

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