初中物理苏科版（2024）九年级上册（2024）一、杠杆优质课件ppt

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两千多年前古希腊哲学家、数学家、物理学家——阿基米德曾说过这样的豪言壮语：若给我一个立足点和一根足够长的棒，我可以搬动地球。阿基米德的豪言壮语对吗？包含着怎样的知识？
1. 知道杠杆的概念，会画杠杆的力臂。2. 通过实验探究，知道杠杆的平衡条件；会用杠杆的平衡条件解题。
1. 什么是杠杆2. 杠杆的平衡条件4. 课堂总结 5. 实践与练习 6. 综合提升训练
第1节 杠杆（第1课时）
1. 探究杠杆的工作情况
（1）做一做木板上钉了一枚图钉，你能直接用手把它拔出来吗？请从图中选择合适的工具把图钉拔出来。
（2）议一议你是怎样拔出这枚图钉的？有哪些方法？哪一种方法更方便、省力？
（3）归纳 ①先用螺丝刀将图钉撬出一点，再用羊角锤拔出图钉；②还可用螺丝刀将图钉撬出一点，再用钳子拔出图钉；③若图钉帽未紧贴木板，也可直接用羊角锤或钳子拔出图钉。（答案不唯一，方法有多种，合理即可）在以上方法中，用羊角锤拔出图钉最方便、省力。
（4）分析图中的工具在工作时有哪些共同点
①开瓶扳手人用力F作用在扳手的末端，当向上施加力时，扳手会绕着O点转动，可将瓶盖打开。
②钓鱼竿人左手用力F作用在钓鱼竿上，当沿着如图所示的方向施加力时，钓鱼竿会绕着O点转动，可将鱼拉到身前。
③分析其他一些典型事例
人用力拉羊角锤的柄，羊角锤可绕着O点转动，可将钉子拔出来
人用力推撬棒，撬棒可绕着O点转动，可将木箱撬起来
人用力压抽水机的柄，柄可绕着O点转动，将活塞提上来
④总结：上述工具在工作时的共同点
开瓶扳手、钓鱼竿、羊角锤、撬棒和抽水机的柄都是硬的，都可在力的作用下绕着固定点转动。
物理学中，将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。
一根硬棒要想成为一根杠杆必须满足以下要素：要受到力的作用，是一根硬棒且能绕某一固定点转动。
（1）描述杠杆特征的“五要素”①支点：杠杆可以绕其转动的点O.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.
注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。
（2）透析杠杆五要素①支点：一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。②动力与阻力：作用点都在杠杆上；分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。
③力臂：支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离；力臂不一定在杠杆上（如图中l1）；若力的作用线过支点，则力臂为0。
第一步：先确定支点O和动力F1、阻力F2的方向；如图所示。第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示画出了动力F1的作用线。第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。
视频欣赏——《杠杆与杠杆的五要素》
【例题1】关于杠杆，下列说法中正确的是（ ）A. 杠杆一定是一根直的硬棒B. 杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置C. 力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上D. 从支点到动力作用点的距离叫动力臂
【解析】AB. 杠杆，是一根硬棒，但不一定是直的，杠杆的支点一定在杠杆上，不一定在杠杆的中间位置，所以A、B选项是错误的.C.力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上，选项C正确.D. 从支点到动力作用线的距离叫动力臂，所以D选项错误。故选C.
【例题2】如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。选项图能正确表示它工作示意图的是（ ）
【解析】由题图知，向上用力时，起子围绕左端O转动，因此O为支点。又因为动力F１的方向向上，使杠杆沿逆时针转动，所以阻力F2的方向向下，使杠杆沿顺时针转动。图B正确。故选B.
【例题3】如图，硬棒OB能绕支点O转动，A处用绳子拉住固定在墙壁上，B处悬挂重物。请画出物体所受的重力G的力臂和拉力F的力臂，分别用 l1和l2表示。
【解析】由支点O向拉力F的作用线作垂线，则垂线段的长即为拉力 F的力臂l1 ；重物G对杠杆的拉力，其作用点在杠杆上的B点，方向竖直向下，由支点O向重力的作用线作垂线，即为重力G的力臂l2 ；如图所示.
①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。
②为什么重力相同的两人不能让跷跷板水平静止？
1. 学生实验：探究杠杆的平衡条件
【提出问题】杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？【猜想与假设 】动力+动力臂=阻力+阻力臂 动力- 动力臂=阻力- 阻力臂动力×动力臂=阻力×阻力臂 动力: 动力臂=阻力: 阻力臂…………
杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆处于平衡状态。
【实验与记录】1. 安装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡。2. 如图所示，在杠杆左边挂一定数量的钩码，用弹簧测力计在杠杆右边某一位置竖直拉住杠杆。设弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力F1是动力，动力臂为L1，钩码对杠杆的拉力F2是阻力，阻力臂为L2。当杠杆在水平位置平衡时，测量F1、L1、F2、L2的大小，并将数据记录在下表中。
3. 在下列情况下使杠杆在水平位置平衡，将相关数据记录在表中：（1）保持钩码和弹簧测力计的位置不变，改变钩码的数量；（2）保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置；（3）保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置。
【交流与小结】分析表中的数据，找出它们之间的关系。你从中有什么发现？对实验中得到的每组数据，可尝试对它们进行加、减、乘、除等运算，以探求规律。【实验结论】
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 F1l1＝F2l2　
视频演示——《探究杠杆的平衡条件》
2. 杠杆的平衡条件
（2）应用时注意：①应用公式 F1 L1=F2 L2 计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同（cm或m）。②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。
3. 我国古人对杠杆的研究和应用在我国，人们很早就开始运用杠杆解决生产、生活中的问题。
（1）战国时期的天平和砝码。图所示是在我国湖南长沙出土的战国时期的天平和砝码。该天平配有多个砝码，最小的砝码质量约为0.6g。这说明当时的称量已经相当精确。
（2）《墨经》中对秤的原理作了较为科学的描述。《墨经》将被称物品叫作“重”，砝码叫作“权”，支点到“重”的距离叫作“本”，支点到“权”的距离叫作“标”，如图所示。
明代宋应星在《天工开物》中描绘了用于捣谷的碓和用于汲水的桔槔。
（3）《天工开物》中的杠杆
【例题4】小宇做“探究杠杆的平衡条件”的实验。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，则应将平衡螺母向_____（选填“左”/“右”）调节；（2）杠杆平衡后，小宇在图甲所示的A点处挂4个钩码，在B点处应挂 ____个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。
（3）如图乙所示，他改用弹簧测力计在C处竖直向上拉，若每个钩码重0.5N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数为____N，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（选填“变大”“变小”或“不变”），其原因是___________________。
【解析】（1）实验前，调节杠杆平衡时，杠杆右端下沉，说明杠杆右端偏重，应把杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）设一个钩码的重力为G，杠杆一格长为L，由杠杆的平衡条件可得 4G×3L=F1×2L F1=6G即应在B点应挂6个钩码，才能使杠杆恢复平衡所以。（3）设杠杆上每格长度是L，已知每个钩码重0.5N，由杠杆平衡条件得由图示可知，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，弹簧测力计拉力F的力臂LC变小，阻力和阻力臂保持不变，由杠杆平衡条件可知弹簧测力计的拉力变大。
【例题5】如图所示，在立夏时节，有的地方会给孩子称体重，希望孩子健康成长，俗称“立夏秤人”。若小孩和篮子的总质量为16kg，调整秤砣的位置，使秤杆处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），此时OA=9cm，OB=36cm。下列说法不正确的是（　　）
A．该杆秤的悬挂点O是称量时的支点B．该秤砣的质量为4kgC．如果秤砣生锈了，测量结果会比实际值偏大D．若换称质量较大的孩子，当秤杆水平平衡后，秤砣的悬挂点在B点右边
【解析】A．支点是杠杆发生作用时起支撑作用固定不动的一点，该杆秤的悬挂点O是称量时的支点，故A正确，不符合题意；B．根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，G人和篮子 l1=G秤砣l2即m人和篮子g l1=m秤砣gl2 16kg×9cm=m秤砣×36cm解得m秤砣=4kg，故B正确，不符合题意；C．如果秤砣生锈了，其质量会变大。在测量时，根据杠杆平衡条件，在物体重力和动力臂不变的情况下，阻力变大，阻力臂会变小，测量结果会比实际值偏小，故C错误，符合题意；D．若换称下一个体重较大的孩子，秤砣和篮子等都不变，则作用在杠杆A点的力变大，但动力臂不变，作用在杠杆B点的力不变，根据杠杆平衡条件可知，阻力臂应该变大，所以调到水平平衡后秤砣的悬挂点应在B点右边，故D正确，不符合题意。故选C。
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒.①支点：杠杆可以绕其转动的点O.②动力：使杠杆转动的力F1 （人施加的力）.③阻力：阻碍杠杆转动的力F2 （物体施加的力）.④动力臂：从支点到动力作用线的距离l1.⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2.①平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时.②平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2　
2. 如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，保持杠杆水平平衡，改变弹簧测力计拉杠杆的方向，弹簧测力计的示数会改变吗?此时动力臂与支点到动力作用点的距离相等吗?试用杠杆平衡条件解释。
【解析】改变弹簧测力计拉杠杆的方向，因为阻力与阻力臂不变，动力臂变小（从OB变为l），要使杠杆仍然在水平位置平衡，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得，F2变大，所以弹簧测力计的示数将变大。此时动力臂l与支点到动力作用点的距离OB不相等。
3. 小制作：蜡烛跷跷板。在一段塑料管中间垂直插入一根大号缝衣针，将两支相同的蜡烛分别插入塑料管的两端，再把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上，就做成了一个蜡烛跷跷板。如图所示，点燃蜡烛，你看到了什么现象?你能说明其中的道理吗?
【解析】点燃蜡烛，先点的一端燃烧（设为A端），蜡液滴下，该端重力减少，跷跷板向另外一端（设为B端）倾斜，此时，A端朝上，B端朝下，朝下的一端会出现火焰烧烤蜡烛，加速蜡烛的熔化，而朝上的A端则不会，于是B端的蜡液快速融化滴落，B端的重量快速减小，于是A端的重力又大于B端的重力，B端向下倾斜，蜡烛快速融化，重力快速降低。如此往复，跷跷板就会来回自动翘个不停。此现象判断的依据是杠杆平衡原理。
1. 如图所示，O点为杠杆支点，在杠杆右端施加力F，某同学画出力F的力臂l，其中正确的是（　　）
A B C D
【解析】力臂是支点到力的作用线的垂直距离，即力臂与力F的作用线垂直，故A正确，BCD错误。故选A。
2. 如图甲所示，杠杆保持静止，O为支点，请画出动力F1的力臂L1和阻力 F2的示意图。 如图乙所示，请在图中画出力F1的力臂L及杠杆所受阻力F2的示意图。  
【解析】过支点O作动力F1作用线的垂线，垂线段即为动力臂L1，阻力F2为重物上方绳子对杠杆向下的拉力，方向竖直向下，如图所示。物体对杠杆的拉力即杠杆所受阻力F2，作用点在杠杆上，方向竖直向下，由图知支点是O，从O点向动力F1的作用线作垂线，即为动力臂L。如图所示。
3．如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重物G，在A端施加一个竖直向下的力F，使杠杆处于图示的位置静止。下列说法正确的是（　　）A．此时杠杆不平衡B．此时该杠杆是费力杠杆
C．要使A端的力最小，F的方向应垂直OA向下D．此时 G×OB≠F×OA
4．如图是《天工开物》中记载的在井上汲水的桔槔，它的前端系一木桶，后端系一质量适当的配重物。木桶装满水后，为了减小人向上提水时所需的拉力，下列操作可行的是（　 　）A．将配重靠近支点 B．将水桶远离支点C．适当增大配重 D．将支点远离地面
【解析】 A．将配重靠近支点，则配重的重力力臂变小，配重的重力和力臂的乘积会变小，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故A不符合题意；B．将水桶远离支点，则水桶的重力力臂变大，水桶的重力和力臂的乘积会变大，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故B不符合题意；C．适当增大配重，则配重的重力和力臂的乘积会变大，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变小，故C符合题意；D．将支点远离地面，则水桶的重力和力臂的乘积不变，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力不变，故D不符合题意。故选C。
5．如图所示的是小明自制的一把杆秤，O为杆秤提纽，不挂重物和秤砣时，手提提纽，秤杆可水平平衡。向秤盘中放入0.4kg的物体时，需要将秤砣移至B点，才能使秤杆再次水平平衡。已知OA=2cm，OB=4cm。 （1）秤砣的质量是多少？（2）若该杆秤的最大测量值为2kg，则秤杆的总长度是多少？（3）若想增大杆秤的测量范围，可采用的方法是什么？（写出一种即可）
【解析】 （1）根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 得：m物gOA=m秤砣gOB秤砣的质量是 （2）根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得：m物最大gOA=m秤砣gOB′解得：则秤杆的总长度为 OA+OB′=2cm+20cm=22cm（3）根据杠杆的平衡条件 G物OA=G秤砣OB可知，为了增大测量的物重，可以增大秤砣的质量，也可以增加秤砣的的力臂即秤杆的长度。
6．小阳利用图所示的实验装置探究杠杆的平衡条件，其中，杠杆上相邻刻线间的距离相等，每个钩码所受重力均为0.5N。（1）杠杆水平平衡后，在杠杆上的A点悬挂了3个钩码，如图甲所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂______个钩码；（2）接下来，他将弹簧测力计挂在C点继续实验，如图乙所示，在用弹簧测力计由竖直向上拉C点逐渐变为沿图丙中虚线方向斜向上拉C点，且始终保持杠杆在水平位置平衡的过程中，弹簧测力计的示数逐渐变大，请你解释原因__________ 。