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(共25张PPT)
第13课 撬重物的窍门
1
导入新课
2
重难点讲解
3
温故知新
4
考点训练
1 导入新课
2 重难点讲解
情境导入：想一想
生活中的常见场景
搬柜子、木棍撬石头、开啤酒瓶盖、市政工人撬井盖、用扳手拧轮胎螺丝……这些看似毫不相关的动作，背后隐藏着怎样的共同特点？
核心问题探究
为什么仅凭双手难以移动的重物，借助这些简单的工具就能轻松撬动或打开？它们究竟利用了什么神奇的力学原理？
答案揭晓：它们都是杠杆！这是一种能绕着固定点转动的硬棒，利用力臂的原理，实现“四两拨千斤”的省力效果。
无论是省力的撬棍，还是方便的开瓶器，杠杆原理都是人类利用力学智慧改造生活的典范，是简单机械中最基础也最重要的一种。
2 重难点讲解
生活中常见的杠杆应用实例
用木棍撬木箱
男孩把木棍垫在小木块上，下压木棍一端，就能轻松撬动沉重木箱。木棍是杠杆，小木块充当支点，借助杠杆省力，用较小力气撬动重物。
用开罐器开罐头
开罐器卡在罐头边缘，以接触罐沿的位置做支点，向下按压手柄端，利用杠杆原理放大作用力，撬开密封的罐头盖。
2 重难点讲解
用工具撬动井盖
撬杆抵在井沿作为支点，人手用力下压撬杆上端，下端就可以掀起沉重的铸铁井盖，依靠杠杆省力降低开启难度。
用工具撬轮胎
撬胎棒抵住轮圈作为支点，扳动棒体，就能把轮胎边缘从轮毂上撬开，拆装轮胎，同样利用杠杆省力的特点。
2 重难点讲解
认识杠杆
在力的作用下，能够绕着一个固定点（支点）转动的硬棒，称作杠杆。它是一种基础的简单机械，广泛应用于生活中的各种省力或费力场景。
支点：杠杆绕着转动的固定点，是杠杆的支撑中心，通常用字母 O 表示，决定了杠杆的转动轴。
动力点：施加动力的位置，是使杠杆转动的力的作用点。动力的方向和大小决定了杠杆的转动效果。
阻力点：受阻力的位置，是阻碍杠杆转动的力的作用点，通常是被撬动的重物或需要克服的阻力所在处。
2 重难点讲解
2 重难点讲解
猜想：杠杆省力吗？
科学探究的第一步：大胆猜想
在实验之前，提出假设是科学研究的关键环节。让我们带着疑问，走进实验室，寻找答案！
猜想①：杠杆一定省力
观点：认为只要使用杠杆，就一定能省力气，这是真的吗？想一想。
猜想②：有的省力，有的不省力
观点：杠杆是否省力，可能与支点、用力点的位置有关。
2 重难点讲解
探究实验：杠杆是否省力（实验准备）
实验小贴士：实验时确保杠杆在水平位置平衡，便于直接读取力臂数值；每次实验保持阻力和阻力臂不变，只改变动力臂或支点位置，确保单一变量原则，减小实验误差。
2 重难点讲解
实验步骤1
01 搭建装置，标记关键点位
组装杠杆实验装置，确保支架稳固无晃动。使用红色标记笔，精准标出杠杆的支点（旋转中心）、动力点（施力位置）和阻力点（承重位置），确保各点位标识清晰，为后续受力分析打好基础。
02 加载重物，记录实验数据
在阻力点放置若干垫片作为重物，随后在动力点缓慢添加垫片，直至杠杆恰好撬起重物并保持水平平衡。仔细记录此时动力点所需的垫片数量，建议重复2-3次实验，取平均值以减少误差，确保数据真实有效。
实验小贴士：实验时杠杆需保持水平状态，这样力臂的测量会更准确。添加垫片时要轻拿轻放，避免装置晃动影响结果。
2 重难点讲解
实验步骤2
思考时刻：支点如何影响用力大小？
当支点位置发生变化时，撬动同样重量的物体，所需的用力大小会一样吗？试着结合“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的原理，分析其中的原因。
03 改变支点位置
保持左侧阻力点的垫片数量不变，依次组装另外两种不同类型的杠杆结构。分别进行撬动测试，仔细观察并记录撬动重物时，动力点所需的垫片个数，确保数据准确无误。
实验核心：控制变量法
本次实验的关键是保持阻力（左侧垫片数量）和阻力臂不变，仅改变支点的位置。这是探究杠杆平衡条件时，确保实验结果有效的重要控制手段。
2 重难点讲解
实验记录与发现
省力杠杆
当 动力臂 > 阻力臂 时，动力小于阻力，实现省力效果。
用较小的力撬动重物
等臂杠杆
当 动力臂 = 阻力臂 时，动力等于阻力，既不省力也不费力。
保持平衡，天平原理
费力杠杆
当 动力臂 < 阻力臂 时，动力大于阻力，虽然费力但节省距离。
换取更大的运动范围
结论：杠杆的省力与否，完全取决于动力臂与阻力臂的长度对比，这是杠杆原理的核心。
2 重难点讲解
小结：杠杆三种类型
01 省力杠杆
动力臂 > 阻力臂
省力但费距离，用较小的动力就能克服较大的阻力，代价是动力作用点移动的距离更长。
生活实例：撬棍、羊角锤、开瓶器、扳手
02 等臂杠杆
动力臂 = 阻力臂
既不省力也不费力，也不省距离。它是区分省力杠杆与费力杠杆的重要分界标准。
生活实例：天平、跷跷板、定滑轮、摩天轮
03 费力杠杆
动力臂 < 阻力臂
费力但省距离，虽然需要用较大的力，但能让阻力端移动得更远，使操作更灵活方便。
生活实例：镊子、钓鱼竿、筷子、理发剪刀
核心规律：杠杆原理遵循能量守恒定律，不存在“既省力又省距离”的杠杆。省力必然费距离，省距离必然费力，这是判断杠杆类型的根本依据。
2 重难点讲解
讨论1：跷跷板
如果一个小朋友想要翘起体重远大于自己的成人，他应该坐在跷跷板的哪个位置？这背后隐藏着什么有趣的力学原理？
支点是跷跷板的中心轴，离支点越远，力的作用效果越明显，这就是“省力杠杆”的典型应用场景。
原理公式速记
动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂。要省力，关键在于让动力臂长度大于阻力臂长度。
科学结论：利用杠杆原理省力
小朋友需要坐在离支点更远的位置（即增大动力臂）。根据杠杆平衡条件，动力臂越长，所需的作用力越小，从而能用较小的力量翘起体重更大的成人。
2 重难点讲解
讨论2：生活杠杆工具任务
任务：观察并分析生活中的常见杠杆工具，准确标出支点位置，并结合杠杆原理判断其属于“省力杠杆”还是“费力杠杆”。
01 园艺剪（省力杠杆）
支点位于中间转轴处，动力臂大于阻力臂。使用时只需较小的力就能剪断较粗的树枝，是园艺修剪的得力助手。
02 羊角锤（省力杠杆）
支点是锤柄与地面接触点，拔钉子时动力臂远大于阻力臂。利用杠杆原理将钉子轻松拔出，省力效果显著。
03 垃圾夹（费力杠杆）
支点位于垃圾夹中间转轴处，动力臂小于阻力臂。手握手柄轻轻捏动，夹子前端就能张开闭合，方便夹取水池里的漂浮垃圾。
04 筷子（费力杠杆）
支点为手指夹持处，动力臂短于阻力臂。虽然需要用较大的力，但能实现夹取食物时的灵活操作与精准控制。
2 重难点讲解
园艺剪：典型省力杠杆
支点位于剪刀的转轴处，动力臂（手柄握持端）长度显著大于阻力臂（刀刃剪切端）。利用杠杆原理，只需施加较小的手力，即可产生剪断粗枝所需的巨大剪切力。
羊角锤：拔钉的力学智慧
支点在锤头与木板的接触点，手握住锤柄末端形成极长的动力臂。这种结构极大地放大了手部施加的力量，能轻松克服钉子与木材之间的静摩擦力，实现省力拔钉。
省力杠杆的应用价值
通过延长动力臂，将人体有限的力量放大，从而克服远超人体直接输出能力的阻力。广泛应用于需要“以小博大”的各类工具设计中。
2 重难点讲解
垃圾夹：远距离拾取的费力杠杆
支点位于夹子中部的转轴处，动力臂远短于阻力臂。虽需施加更大的力，但能通过微小的手部捏动，让夹头抵达远处水面，实现“省距离”的效果。
筷子：精准夹取的费力杠杆
支点在手指夹持的上端位置，动力臂短于阻力臂。虽然需要手指用力捏合，但能让筷子尖端产生精细的动作，从而轻松夹起食物，实现操作的精准性。
思考时刻：对比省力杠杆，费力杠杆的支点位置有何不同？为什么生活中不只用省力杠杆，反而大量使用费力杠杆呢？想一想。
2 重难点讲解
为什么要有费力杠杆？
为什么要设计“费力”的杠杆？
既然费力杠杆需要用更大的力气，看起来“反直觉”，为什么生活中（如镊子、钓鱼竿）还要使用它？这背后藏着怎样的设计智慧？
核心答案：以“力”换“距离”（省距离）！
费力杠杆的价值在于“位移放大”。当你的手只需要移动很小的距离（动力臂短），工具的末端就能移动很大的距离（阻力臂长），从而实现高效的操作。
动力端（手）：小位移，大力量
我们的手只需轻轻动一下，就能让工具产生显著的动作，操作更灵活精准。
阻力端（工具）：大位移，高效率
工具末端能快速覆盖更大的范围，适合需要“够得远”或“夹得准”的场景（如钓鱼、夹取）。
2 重难点讲解
费力杠杆核心特征：费力但省距离
动力臂小于阻力臂，虽然需要施加更大的力，但能让杠杆末端产生远超动力端的位移，实现“以小博大”的位移放大效应。
工作原理：力的放大传递
支点位于手部握持处，动力（手臂摆动）作用于竿身中段，阻力（鱼的拉力）在竿尖。手臂的微小摆动即可带动竿尖大幅上扬，轻松将鱼拉出水面。
应用价值：精准操控与延伸
不仅能实现远距离的垂钓操作，还能通过杠杆的放大效应，以较小的手部动作完成对鱼的提拉，兼具灵活性与控制力，是机械能传递的经典应用。
科学小贴士：费力杠杆并非“费力不讨好”，它通过牺牲力来换取距离的放大，是物理学中“功的原理”的生动体现。在生活中，镊子、筷子、扫帚等也都是费力杠杆的典型代表。
2 重难点讲解
铁锹：以距离换省力
铁锹是典型的费力杠杆应用。当手握住锹柄末端施力时，支点位于锹头与地面接触处，重物位于锹头前端。由于动力臂远短于阻力臂，虽然需要付出更大的力气，但能让锹头前端的物体移动更远的距离，轻松将重物抛入推车或沟渠中。
动力特性
动力臂短于阻力臂，需施加更大的力（费力），但这是换取距离的代价。
核心优势
阻力端位移显著放大，实现“以小动大”，极大提高了搬运和投掷的效率。
杠杆原理可视化
支点靠近手部，动力臂短，阻力臂长。这种结构虽然费力，但能让重物获得更大的线速度和位移，是“以力换距”的典型应用。
生活启示：费力杠杆并非“低效”，而是在特定场景下的最优解。除了铁锹，钓鱼竿、镊子、筷子等都是利用这一原理，通过牺牲力的大小来换取操作范围的扩大和便利性。
2 重难点讲解
杆秤（中国古代杠杆）
01 智慧起源
杆秤是中国古代独创的杠杆计量工具，以杠杆平衡原理为核心，承载着千年的度量衡文化。它结构简单却极具智慧，是古人将力学原理应用于生活的经典典范。
02 原理精髓
量程跨度极大，从精细药材到百斤重物皆可称量。正如俗语所言：“秤砣虽小压千斤”，生动诠释了杠杆省力原理中“以小博大”的力学智慧。
03 思考与结论
利用身边材料（木棍、细绳、螺母、塑料瓶等），亲手组装一个简易杆秤。在动手过程中探索支点、力臂与重量的关系，验证杠杆平衡的奥秘。
杆秤利用“支点”将秤杆分为力臂与重臂。通过移动秤砣（动力）的位置改变力臂长度，从而平衡重物（阻力）的力矩。这种精妙的设计，不仅体现了古代工匠的智慧，更是物理学中杠杆原理最直观的体现。
3 考点训练
选择题。
1.钓鱼竿属于（ ）。
A.费力杠杆 B.省力杠杆
C.不省力也不费力的杠杆
2.下图杠杆中，最省力的位置是（ ）。
A
C
3 考点训练
实验探究题。
下图是杠杆尺，在杠杆尺左边“2”的位置挂上2个钩码，作为阻力点。现在有三组钩码，分别是1个钩码、2个钩码和 4个钩码。
1.保持杠杆尺平衡，按要求将三组钩码分别画在上面杠杆尺右边的对应位置上。
2. 属于省力杠杆， 属于费力杠杆， 属于既不省力也不费力杠杆。（填序号）
略
A
C
B
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