资源简介

(共43张PPT)
第十二章 简单机械
第一节 杠杆
素养目标
1
新课讲解
3
课程导入
2
经典例题
4
总结归纳
5
课堂练习
6
目录
物理观念
1.知道杠杆，并能从常见工具中辨认出杠杆
2.能够辨认出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
3.知道杠杆的平衡条件及其数学表达式
科学思维
1.通过对实例进行分析，结合示意图建立杠杆的模型，掌握力臂的画法，在这个过程中逐步学会透过现象认识事物本质的方法。
2.通过观察实验现象和分析实验数据，推理得出杠杆的平衡条件
素养目标
科学探究
经历探究杠杆平衡条件的过程，学会分析实验现象、寻找数据间的规律，从而归纳出实验结论的一般方法，提高实验探究能力和思维能力
科学态度与责任
1.通过从生活中的实例建立杠杆模型的过程，了解物理学中研究问题的方法，总结成功的经验。
2.通过探究杠杆的平衡条件，使学生勇于并乐于参与科学探究，增进交流与合作的意识，加强学生之间的相互协作精神
素养目标
课程导入
观察图中的跷跷板、羊角锤和开瓶器等机械，你认为这些机械有什么共同的特点呢？
一、杠杆
一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆（lever）。杠杆是最简单的机械之一。
可以看到，这些机械工作时都会绕着一个点转动。
认识杠杆
古希腊学者阿基米德在得出杠杆原理后，宣称：
给我一个支点，我就可以撬动整个地球。
杠杆的两个关键特 征
“硬棒”
“能绕着固定点转动”
“硬”是指不考虑发生形变，是一种理想情况
杠杆是一种理想模型
动力F1
阻力F2
O
动力臂l1
阻力臂l2
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母 O 表示。
杠杆的五要素
（2）动力：使杠杆转动的力，用字母 F1 表示。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母 F2 表示。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母 l1 表示。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母 l2 表示。
对杠杆五个要素的理解
支点：
①一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置
②同一杠杆，使用方法不同，支点的位置可能不同
③在杠杆转动时，支点的位置是固定的
④不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间
对杠杆五个要素的理解
动力和阻力：
①都是杠杆受到的力，都作用在杠杆上
②分别使杠杆向相反的方向转动，但二者的方向不一定相反
③二者是相对而言的，一般把人对杠杆施加的作用力称为动力
力臂：
①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
②力臂有时在杠杆上有时不在杠杆上，力的方向不同，力臂一般不同
③若力的作用线通过支点，则力臂为0
对于直杠杆而言，当力垂直于杠杆时，力臂与杠杆重合
力臂的画法
羊角锤
瓶盖起子
钓鱼竿
试着画出以下杠杆的力臂
下列关于杠杆的说法不正确的是( )
A.杠杆不一定是直的
B.杠杆的力臂一定在杠杆上
C.杠杆的动力和阻力可能在支点的同一侧
D.动力和阻力总是使杠杆向相反的方向转动
B
经典例题
答案：B
解析：杠杆可以是直的，也可以是弯曲的，故A正确；力臂是支点到力的作用线的距离，可以在杠杆上，也可以不在杠杆上，故B错误；作用在杠杆上的两个力可以在支点的同侧，也可以在异侧，故C正确；动力使杠杆转动，阻力阻碍杠杆的转动，故动力和阻力总是使杠杆向相反的方向转动，故D正确。故选B。
二、杠杆的平衡条件
为什么体重不同的两人能让跷跷板水平静止？
在杠杆的使用中，杠杠的平衡状态是一种非常重要的状态。
杠杆满足什么条件时才会平衡呢？下面我们一起探究。
为什么重力相同的两人不能让跷跷板水平静止？
探究实验：杠杆的平衡条件
实验步骤：
思考：怎么调？调到水平平衡的目的是什么？
（1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
调节方法：杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。
（1）保证力臂沿杠杆，便于测量；
（2）消除杠杆自身重力对实验结果的影响。　
目的：
【实验步骤】
（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。
（4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
次数 动力 F1 /N 阻力 F2 /N 动力臂 l1 /m 阻力臂
l2 /m
1
2
3
4
5
6
1 15 3 5
2 10 2 10
3 10 2 15
2 20 4 10
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1 · l1=F2 · l2
在上面的实验中，我们研究了动力 和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察如图所示的杠杆，它与上面实验中研究的杠杆有什么不同？
F1
F2
l1
l2
O
动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了根长度为 12 m 的槽钢作为杠杆。吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数 F1 为 200 N。测得 l1 为 6 m，l2 为 4 cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g 取10N/kg。
O
l1＝6 m
l2＝4 cm
F1＝200 N
F2
由F1l1＝F2l2 得：
解：
F2
=
F1 l1
l2
=
200 N×6 m
0.04 m
＝3×104 N
=
10 N/kg
3×104 N
=3×103 kg＝3t
m
=
F2
g
=
G
g
如图所示，轻质杠杆两端悬挂同种材料制成的大小不同的金属球时，杠杆平衡。把它们同时浸没在水中，杠杆仍然平衡，则( )
A.两球都是实心的
B.大球实心，小球空心
C.大球空心，小球实心
D.两球都空心，且空心部分体积相同
A
经典例题
答案：A
三、生活中的杠杆
钳子
瓶起子
羊角锤
【省力杠杆】
动力臂大于阻力臂，由F1l1＝F2l2，省力费距离。
核桃夹子
筷子
船桨
钓鱼
【费力杠杆】
动力臂小于阻力臂，由F1l1＝F2l2，费力省距离。
镊子
如图所示，启瓶器开启瓶盖时，可看作是( )
A.以A为支点的费力杠杆
B.以A为支点的省力杠杆
C.以B为支点的费力杠杆
D.以B为支点的省力杠杆
B
经典例题
答案：B
解析：经验告诉我们，开启瓶盖时，瓶盖中的B点被撬起，故B点是阻力的作用点；在开启的过程中，起瓶器绕A点转动，故A是支点；在整个过程中，动力臂大于阻力臂，故它是省力杠杆，应选B.
生活中处处有科学。下列日常工具，在使用时属于费力杠杆的是( )
A. 独轮车 B. 开瓶器
C. 钓鱼竿 D. 大铡刀
C
经典例题
答案：C
解析：独轮车、开瓶器和大铡刀的动力臂都大于阻力臂，都是省力杠杆，而钓鱼竿的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
杠杆：在力的作用下能绕着固定点 O 转动的一根硬棒。
杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
（力臂：从支点 O 到力的作用线的距离）
杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
杠杆的分类
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时，动力等于阻力。
省力杠杆：动力臂大于阻力臂，省力费距离。
费力杠杆：动力臂小于阻力臂，费力省距离。
课堂练习
1.小猴与小兔在分一个胡萝卜，它们想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，然后沿竖直方向切开，如图所示。则切开的胡萝卜质量( )
A.左边的大
B.右边的大
C.两边一样大
D.无法判定
A
1.答案：A
解析：萝卜处于平衡状态，由杠杆平衡条件可得右侧部分重心离支点O较远，故右侧力臂OB较大，左侧部分重心离支点O较近，故做出的力臂OA较小；根据杠杆平衡条件 ，左侧萝卜重力 大、右侧重力 小，故左边的质量要大，故A正确。
2.如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转至水平位置OB，则在转动过程中，拉力F的大小将( )
A.逐渐变大
B.F先变大后变小
C.保持不变
D.F先变小后变大
A
2.答案：A
解析：由图可知，杠杆缓慢地从OA转至水平位置OB的过程中，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变大，由杠杆平衡条件可知，动力逐渐变大。故在转动过程中，拉力F逐渐变大。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3.题图为某款剪刀的示意图.握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是( )
A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
A
3.答案：A
解析：A（√）B（×）D（×）用剪刀修剪树枝时，手对剪刀的力为动力，树枝对剪刀的力为阻力.由题图可知，动力臂大于阻力臂，该杠杆为省力杠杆，省力但费距离.
C（×）使用任何机械都不能省功.
4.如图是教室壁挂式实物展台示意图，MN为展示台，PQ为连杆拉柱展示台，m为展示物。以下是展示台承载展示物时杠杆的示意图，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
A
4.答案：A
解析：本如图所示，N点为支点，连杆拉柱PQ对展示台的拉力为动力F1，展示物m对展示台的压力为阻力F2，故A正确，BCD错误。
故选A。
谢谢

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