3.4 简单机械-杠杆 —浙教版九年级科学上册学案(1).docxVIP

3.4简单机械-杠杆

你有没有使用过开瓶器？利用它你只要用较小的力就可以将瓶盖打开。开瓶器（图3-33）就是一种被称为杠杆的简单机械。

【活动一】尝试着使用图3-34中的各种工具，总结杠杆使用过程中有什么共同的特征？

（1）都是硬棒（形状可直可弯，可方可圆，但质地坚硬）；（2）都受到两个作用效果相反的力（一个使它顺时针转动，一个使它逆时针转动）；（3）工作过程都能够绕着固定点转动。

一、杠杆

1、杠杆：一根硬棒，在力的作用下绕着固定点转动，这根硬棒叫做杠杆。

（1）判断一个物体是不是杠杆，需要满足三个条件，即硬物体（不一定是棒）、受力（动力和阻力）和转动（绕固定点）。

（2）杠杆可以是直的，也可以是弯的，甚至是任意形状的，只要在力的作用下能绕固定点转动，且是硬物体，都可称为杠杆。

2、杠杆五要素

（1）支点：杠杆（撬棒）绕着转动的点，用字母O标出。

（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。

（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1，标出。

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2标出。

【注意】力臂不是从支点到力的作用点的距离。

3、力臂的画法

第一步：先确定支点，即杠杆绕着哪一点转动，用字母“O”表示。

第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下，用“F2”

第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“L1”“L2”，“L1”“L2”分别表示动力臂和阻力臂，

4、人体中的杠杆

（1）人体中有不少骨也构成了杠杆，正是这些杠杆系统给予人类完成各种动作的能力。分析人体的杠杆系统，都有四个基本组成部分：骨——根硬棒；肌肉收缩——动力的来源；两根骨之间可以活动的关节——支点；移动肢体或物体——阻力的来源。

（2）当手拿物体抬起或放下时，或将头部抬起、踮起脚跟，找出相应的杠杆，以及支点、动力、阻力。，

二、探究杠杆平衡条件

（一）实验：

杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡。那么杠杆平衡时，应满足什么条件？

1、提出问题：杠杆平衡时，作用在杠杆上的动力F1、阻力F2和动力臂l1、阻力臂l2之间存在着怎样的关系呢？

2、建立假设：在图3-35中，两个同学在玩跷跷板的时候，结合自己玩跷跷板的体会，怎样才能保持跷跷板平衡？若要把自己这一端往下压，需要把自己的身体往外移动，也就是说，增大力臂。从中我们可以得到启发：杠杆的平衡跟动力、动力臂与阻力、阻力臂有关。你还能提出什么假设？杠杆平衡与力和距离有关。

3、设计实验：利用小组合作的方式设计实验方案。我们可以对跷跷板进行简化，如图3-39所示，用一根带有刻度的均质木尺作为杠杆，用钩码的拉力来代替人的作用力，进行实验研究。

4、进行实验：

（1）把杠杆的中央支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。

（2）在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力。将支点左边钩码对杠杆的作用力记作动力F1，右边钩码对杠杆的作用力记作阻力F2。将动力和阻力填入表内。

（3）读出动力臂l1、阻力臂l2，并填入表内。

（4）改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做4次。把有关数据填入表内。

5、分析与论证：分析实验数据，得出实验结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。

（二）杠杆平衡条件

1、探究杠杆平衡条件

（1）杠杆平衡：指杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态。

（2）实验中使杠杆在水平位置平衡的目的：排除杠杆自重的影响，便于测出力臂的值。

（3）调节杠杆水平平衡时可调节杠杆两端的平衡螺母。

（4）实验拓展：实验时，若只用钩码，则钩码应挂在杠杆两端；若只在杠杆一端挂钩码，则可以在同一端用弹簧测力计向上拉，且方向为竖直向上。

2、杠杆平衡条件

（1）表达式：若用F1表示动力，F2表示阻力，l1表示动力臂，l2表示阻力臂。则有：或

（2）探究时注意的问题：

①实验前要先调节杠杆两端平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；

②在实验时不能移动平衡螺母；

③在加减或移动钩码时，要使杠杆在水平位置平衡；

④实验不能只凭一组数据得到结