第十一章簡單機械和功第一節(jié)杠桿（第2課時）

江蘇鳳凰科學技術出版社九年級物理上冊

義務教育教科書從吃飯用的筷子到中國空間站使用的機械臂，機械已進入人類生活的方方面面。機械無論多復雜，都是由簡單機械組成的。人們在嘆服于機械的神奇和人類智慧的偉大之余，不禁會問：這些機械是依據(jù)什么原理工作的呢？1.說明:ppt使用高質量視頻，資源比較大，本ppt約80MB?！?.視頻資源：本ppt共有50張、2段視頻，可根據(jù)需要選擇點播。①視頻講解—《尋找生活中杠桿的應用》②課堂總結—《杠桿原理的應用》………………………3.免責聲明：視頻版權歸原作者，如涉及版權問題，請聯(lián)系刪除。4.追責聲明：課件版權歸本工作室，侵權必究。致老師、同學人類很早以前就學會使用杠桿了。壯麗輝煌的咸陽宮曾蔚然矗立于八百里秦川。司馬遷在《史記》中有關于這座宮殿的描述。下圖就是我們的祖先在建造宮殿時的情景。你能講出其中的道理嗎？導入新課1.描述杠桿的五要素是什么？描述杠桿的五要素是：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。2.杠桿的平衡條件是什么？杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂F1l1＝F2l2

復習內容3.知道杠桿原理的應用，能按一定的標準對杠桿進行分類。學習目標1.杠桿原理的應用2.課堂總結

3.實踐與練習

4.綜合提升訓練

學習內容三、杠桿原理的應用第1節(jié)杠桿（第2課時）三、杠桿原理的應用【問題】如圖甲所示，是利用撬棒撬石頭時的情景，如圖乙所示，是用釣魚竿釣魚的情景。請仔細觀察它們的動力臂和阻力臂，哪個更長呢？我們在使用它們時，是省力？還是費力呢？甲乙三、杠桿原理的應用【分析】圖甲中，O為支點，人的動力為F1，動力臂為l1，阻力為F2，阻力臂為l2。根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2

l2，因為l1＞l2，所以F1＜F2，即使用該杠桿省力。圖乙中，O為支點，人的動力為F1，動力臂為l1，阻力為F2，阻力臂為l2。根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2

l2，因為l1＜l2，所以F1＞F2，即使用該杠桿費力。甲

F1

F2Ol1l2乙O

F1

F2l2l1三、杠桿原理的應用如圖所示，左邊女孩對杠桿的動力為F1，動力臂為l1；右邊男孩對杠桿的阻力為F2，阻力臂為l2。根據(jù)杠桿的平衡條件：F1

L1=F2

L2

①若l1＞l2，則F1F2省力杠桿等臂杠桿費力杠桿＜提示：判斷杠桿的類型，實際就是比較動力臂和阻力臂的大小。③若l1＜l2，則F1F2②若l1=l2，則F1F2＞＝1.三類杠桿三、杠桿原理的應用2.省力杠桿（1）省力杠桿的特點動力臂

l1大于阻力臂l2，省力費距離。使用省力杠桿時，動力作用點移動的距離AA?大于阻力作用點移動的距離BB?，即費距離。F1F2l1l2三、杠桿原理的應用（2）省力杠桿的實例分析如圖甲所示是鋼絲鉗，可以看做是兩個杠桿的組合。其中O是支點，A點是動力的作用點，B點是阻力作用點。因為動力臂l1大于阻力臂l2，所以是省力杠桿。三、杠桿原理的應用（3）生活中的一些省力杠桿這類杠桿的共同特點是動力臂l1大于阻力臂l2，所以使用時都是省力杠桿。裁紙刀羊角錘獨輪車三、杠桿原理的應用3.費力杠桿乙丙如甲圖所示，賽艇的船槳也是一種杠桿，乙圖是船槳的杠桿模型。劃船時船槳繞著O點轉動，所以O點即為支點；手的作用力F1為動力，作用點為A點；水對船槳的力F2為阻力，作用點為B點。因為動力臂l1小于阻力臂l2，所以是費力杠桿，但劃船時手只要移動較小的距離就能使槳在水中移動較大的距離。甲OAB三、杠桿原理的應用

（1）費力杠桿的特點動力臂l1小于阻力臂l2，動力F1大于阻力F2；使用時，動力作用點移動的距離小于阻力作用點移動的距離，即省距離。三、杠桿原理的應用（2）費力杠桿的實例分析筷子：在使用筷子時，筷子繞著C點轉動，所以C點即為支點；手的作用力F1為動力，其方向與筷子垂直，作用點為B點；物體對筷子的力F2為阻力，作用在A點；因為動力臂l1小于阻力臂l2，所以是費力杠桿。三、杠桿原理的應用（3）生活中的一些費力杠桿這類杠桿的共同特點是動力臂l1小于阻力臂l2，所以使用時都是費力杠桿。掃把鑷子起重機舉起重物三、杠桿原理的應用4.等臂杠桿

（1）等臂杠桿的特點動力臂l1等于阻力臂l2，動力F1等于阻力F2，不省力也不費力，不省距離也不費距離。使用時，動力作用點移動的距離等于作用點阻力移動的距離。三、杠桿原理的應用（2）生活中的一些等臂杠桿這類杠桿的共同特點是動力臂l1等于阻力臂l2，所以使用時動力與阻力相等，動力與阻力移動的距離也相等。蹺蹺板定滑輪托盤天平三、杠桿原理的應用5.總結——杠桿的分類

杠桿分類力臂關系力的大小關系省費距離情況

省力杠桿費力杠桿等臂杠桿F動＜F阻

F動＞F阻F動=F阻l動＞l阻l動＜l阻l動=l阻費距離

省距離不省距離也不費距離三、杠桿原理的應用剪刀是生活中常見的工具，它也是一種杠桿。注意觀察從事不同行業(yè)的人，所用的剪刀各有什么特點？6.生活中的剪刀

結論：當阻力不變時，被剪物體離支點越近，即阻力臂L2越小，人的作用點離支點越遠，則動力F1越?。丛绞×Γ?。（a）裁衣的剪刀（b）理發(fā)的剪刀（c）剪鐵皮的剪刀（d）修枝的剪刀三、杠桿原理的應用栽縫用的剪刀刀刃比平常家用剪刀的刀刃長得多，完成一次剪裁動作可以裁剪較長的布料。理發(fā)師用的剪刀手柄比較短，他們剪發(fā)時手的動作幅度較小，可提高剪發(fā)的頻率。剪鐵皮的剪刀，其動力臂比阻力臂長，是省力杠桿，只要用較小的力，就能把堅硬的金屬片剪開。三、杠桿原理的應用園藝師使用的剪刀有很多種，如修整冬青樹的勢刀、剪花枝的剪刀等，它們各有特點。請你調查一下，園藝師使用了哪些剪刀?它們各有什么特點?為什么這樣設計?粗枝剪能剪切0-4cm的粗枝，類似老虎鉗子。實際上是個省力杠桿。園藝大剪刀刀刃比平常剪刀的刀刃長得多，完成一次剪裁動作可以裁剪較多的枝葉。三、杠桿原理的應用骨骼、肌肉和關節(jié)構成了人體的運動系統(tǒng)，盡管人體的各種運動相當復雜，但最基本的運動都是由骨骼繞關節(jié)轉動產(chǎn)生的，其模型就是杠桿。7.從人體中的杠桿到空間站的機械臂舉啞鈴（1）前臂骨骼例如，當手握啞鈴向上運動時，上臂中的肱二頭肌收縮、肱三頭肌伸展產(chǎn)生的力使前臂骨骼繞肘關節(jié)轉動。因此，前臂骨骼可以看成杠桿，肘關節(jié)是支點，啞鈴對手的壓力是阻力，上臂中的肌肉對前臂骨骼施加的力則是動力。 三、杠桿原理的應用

根據(jù)杠桿的平衡條件F1

L1=F2

L2可得FL1=GL2

因為l1＜l2，所以F＞G，前臂骨骼實質是一個費力杠桿。L2三、杠桿原理的應用（2）身上各種各樣的杠桿人體有600多塊肌肉，它們在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，分別負責各部位的運動。當你做抬腿、伸臂、點頭、叩齒等動作時，你就用到了身上各種各樣的杠桿。人的頭部、頸椎和頸部肌肉可當成一個杠桿（支點在頸椎O處）三、杠桿原理的應用人將雙腳踮起時腿腳部的杠桿模型，F(xiàn)是小腿部肌肉群產(chǎn)生的動力，B點是重心，O點為支點。做俯臥撐時，人體可看成一個杠桿，如圖所示，A為重心，O為支點（腳尖），動力的作用點是手與地面的接觸點。三、杠桿原理的應用（3）中國空間站的機械臂人體中的杠桿為科技工作者的發(fā)明創(chuàng)造提供了很多啟示，機械臂的發(fā)明就是其生動體現(xiàn)。中國空間站的機械臂設置了多個關節(jié)，通過這些關節(jié)的旋轉，能夠實現(xiàn)任意角度與位置的抓取等操作。它還能在空間站艙體外表面爬行，主要承擔艙段轉位、航天員出艙活動、艙外貨物搬運、艙外狀態(tài)檢查和大型設備維護等任務。中國空間站的機械臂示意三、杠桿原理的應用【例題1】如圖所示的工具中，使用時屬于費力杠桿的是（）A.瓶蓋起子 B.食品夾 C.起釘錘 D.核桃夾B【解析】A．支點在起子與瓶蓋中間接觸處，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；B．支點在夾子兩壁連接處，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；C．支點是錘子與地面的接觸點，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；D．支點在夾子兩壁連接處，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿。所以選B.三、杠桿原理的應用【例題2】據(jù)報道，一位物理老師在動物園內，用彈簧測力計稱出了一頭大象的質量。在稱象過程中，他用到了吊車、鐵籠和一根很長的槽鋼等輔助工具，如圖所示。槽鋼上的懸吊點O為支點，測得動力臂l1為9m，阻力臂l2為7cm。槽鋼在水平位置平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為200N。若不計槽鋼和鐵籠的質量，試估算大象的質量（g取10N/kg）。

三、杠桿原理的應用【例題3】用一根鋼棒撬動地面上的一塊大石頭，兩種撬動方法如下圖所示；下列說法正確的是（）A．使用圖甲的方法更省力B．圖甲中，動力臂是AB

C．使用圖乙的方法時，鋼棒為費力杠桿D．圖乙中，動力臂是AD

D甲F2F2【解析】ABD．如圖所示：圖甲中B點是杠桿的支點，動力臂是BE，而不是AB；阻力臂是BC

.圖乙中D點是杠桿支點，動力臂是AD，阻力臂是CD.根據(jù)杠桿平衡條件F1

L1=F2

L2

可知，因為乙圖中動力臂大于甲圖中的動力臂，所以使用圖乙中的杠桿更省力，故AB錯誤，D正確；C．如圖乙所示，杠桿動力臂大于阻力臂，所以圖乙中的杠桿是省力杠桿，故C錯誤。故選D。四、課堂總結第1節(jié)杠桿（第2課時）

杠桿的分類與應用

杠桿分類力臂關系力的大小關系省費距離情況

應用實例省力杠桿費力杠桿等臂杠桿F動＜F阻

F動＞F阻F動=F阻l動＞l阻l動＜l阻l動=l阻費距離

省距離不省距離也不費距離課堂總結（1）

羊角錘、鉗子、獨輪車、撬棒等

筷子、鑷子、掃把、釣魚竿等托盤天平、定滑輪等五、實踐與練習第1節(jié)杠桿（第2課時）實踐與練習1.指出圖中各個杠桿工作時的支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂，并說明它們中哪些是省力杠桿，哪些是費力杠桿。實踐與練習1.指出圖中各個杠桿工作時的支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂，并說明它們中哪些是省力杠桿，哪些是費力杠桿。F1F2ol1l2（a）羊角錘工作時O為支點，動力為F1、動力臂為l1、阻力為F2、阻力臂為l2，因為動力臂大于阻力臂，所以是省力杠桿。實踐與練習1.指出圖中各個杠桿工作時的支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂，并說明它們中哪些是省力杠桿，哪些是費力杠桿。（b）鑷子工作時O為支點，動力為F1、動力臂為l1（OB）、阻力為F2、阻力臂為l2（OC），因為動力臂小于阻力臂，所以是費力杠桿。F2ol2F1l1CB實踐與練習1.指出圖中各個杠桿工作時的支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂，并說明它們中哪些是省力杠桿，哪些是費力杠桿。（c）夾子工作時O為支點，動力為F1、動力臂為l1（OC）、阻力為F2、阻力臂為l2（OB），因為動力臂大于阻力臂，所以是省力杠桿。l2

六、綜合提升訓練第1節(jié)杠桿（第2課時）【解析】由題圖可知，該拔草器可看作一個杠桿，拔草器拐角處是支點，草對拔草器的壓力為阻力，人手對拔草器的力為動力。根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，阻力和阻力臂一定，當動力臂最大時，動力最小，當人手垂直于右側直桿用力時動力臂最大，動力最小。故手施力最小的是圖（a）。綜合提升訓練1.圖中是某同學自制的輕質拔草器。將拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手對拔草器施力，可將植株連根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是哪幅圖對應的操作？請說明理由?！窘馕觥课覈鞂m空間站的機械臂是動力臂比阻力臂短的費力杠桿。A．夾起食物的筷子的動力臂比阻力臂短，屬于費力杠桿，故A符合題意；BCD．拔釘子的羊角錘、剪鐵絲的鋼絲鉗、起瓶蓋的開瓶扳手的動力臂比阻力臂長，屬于省力杠桿，故BCD不符合題意。故選A。綜合提升訓練2.如圖所示，是仿照人的手臂設計的我國天宮空間站的機械臂。下列工具使用時與機械臂屬于同類型杠桿的是（）A．夾起食物的筷子 B．拔釘子的羊角錘C．剪鐵絲的鋼絲鉗 D．起瓶蓋的開瓶扳手A綜合提升訓練【解析】肩膀看成支點，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，阻力F2不變，動力臂l1不變，當阻力臂l2減小時，動力F1減小，所以甲圖施力減小，肩膀承擔動力和阻力，阻力不變，甲圖中動力減小，肩膀承擔的力減小，受到的壓力減小。3.某人分別用如圖所示的兩種方法挑著同一物體行走，則圖（a）中手施加的動力_____（選填“大于”“小于”或“等于”）圖（b）中手施加的動力，理由是_________。小于見解析【解析】橈骨在肱二頭肌的收縮牽引下繞肘關節(jié)轉動，該杠桿以肘關節(jié)為支點，肱二頭肌對橈骨