杠杆和滑轮 (1)

龚璐佳同学个性化教学设计年级：九年级教师: 郭成强科目：物理班主任：陈佳日期: 9.5 时段: 10：00—12：004、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点。

5、会根据滑轮的挂线判断省力情况，会根据要求正确组装滑轮组6、掌握滑轮组的规律及公式，能应用做题考点1、能从常见工具中认出杠杆，并能准确画出动力臂和阻力臂。

会根据滑轮的挂线判断省力情况，会根据要求正确组装滑轮组2、掌握滑轮组的规律及公式，能应用知识点剖析序号知识点预估时间掌握情况1 认识杠杆平衡条件2 力臂作图3 动滑轮和定滑轮4 滑轮组教学内容知识点一认识杠杆想一想：我们在生活中常常见到下面这些工具，他们在使用过程中有哪些相同的地方？以上工具我们在日常生活中非常常见，其实这些工具就是杠杆杠杆的定义：在物理学中，将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称做杠杆。

杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的点，用“O”表示。

它可以在杠杆的一端，F也可以在杠杆的中间。

当杠杆转动时，支点是相对固定的。

（2）动力：使杠杆转动的力，用“F 1”表示。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F 2”表示。

（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l 1”表示。

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l 2”表示。

注意：（1）动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对其他物体施加的力；（2）力使杠杆转动的方向与力的方向和支点的位置都有关．知识点二 力臂的画法力臂的概念。

力臂是本节的难点。

对力臂的理解，注意以下几点：（1）力臂是指支点到力（动力或阻力）作用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离。

（2）当作用在杠杆上的力的方向改变时，其力臂的大小一般也将发生改变。

（3）力臂不一定在杠杆上，如图所示 （4）若力的作用线过支点，则它的力臂为零。

（5）画力臂四步骤： A ．明确支点，用O 表示B ．通过力的作用点沿力的方向画一条直线（虚线）C ．过支点O 作该力的作用线的垂线D ．用两头带着箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段，写上相应的字母1L （或2L ）知识点三 探究杠杆的平衡条件问题：实验操作过程中，注意两次“让杠杆在水平位置平衡”，并解释其原理 1．杆处于静止或匀速转动状态为杠杆平衡．2．实验前要调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；实验时在杠杆两端的不同位置分别挂上个数不等的钩码位置，也要使杠杆在水平位置重新平衡？目的；①消除杠杆自重的影响，由于实际杠杆的支点不可能精确处在其重心位置，因而杠杆本身的重力会对其平衡产生影响；②使力臂和杠杆重合，直接从杠杆尺上读出力臂的长度、所以，我们要求杠杆处于水平位置平衡．3．平衡条件（即实验结论）：1122F L F L = 或 2112F LF L =F 2L 2L 1F 1O知识点四 生活中的杠杆类型省力杠杆费力杠杆 等臂杠杆示意图力臂的大小关系 l 1＞l 2 l 1＜l 2 l 1＝l 2 力的大小关系 F 1＜F 2 F 1＞F 2 F 1＝F 2 力所移动距离 的大小关系 动力移动距离大于 阻力移动距离 动力移动距离小于 阻力移动距离 动力移动距离等于 阻力移动距离 特点 省力但费距离 费力但省距离既不省力也不省距离应用剪铁皮用的剪刀、撬钉子用的羊角锤等缝纫机踏板、钓鱼竿等天平注：（1）既省力又省距离的杠杆是不存在的。

（2）省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用；费力杠杆一般用在阻力不大的情况下，是为了省距离，使用起来方便。

例题讲解例题一：力臂力臂：支点．到力作用线．的垂直．．距离一、画力臂步骤：找支点的位置，画力的作用线，从支点到力的作用线作垂线 检查：虚线、垂直、大括号1．如图，轻杆OB 在外力作用下保持静止（O 为支点），请在图中画出动力臂和阻力臂.2．请你在图中画出使用剪刀时，杠杆AOB 所受动力F1的示意图及动力臂L 1、阻力臂L 2。

3．如图所示，用夹子夹住物体时，画出动力臂和阻力O F 1F 2l 2l 1OF 1 F 2l 2 l 1O F 1 F 2l 2 l 1F 1 AB F 2 O5．图中ABO可看成杠杆O为支点，请在图中画出该杠杆的动力臂和所受阻力的示意图。

6．如图所示，F1是作用在抽水机手柄A点处的动力，O为支点。

请画出动力F1的力臂L1和阻力F2。

二、已知力臂画力，抓住力、力臂始终垂直步骤：画力的作用线（与力臂垂直），作用线与杠杆的交点为力的作用点，再确定力的方向。

l是力F2的力臂，1．如图，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态，2在图中画出F1的力臂和力F2。

例题二:判断杠杆重新平衡例：如图一均匀杠杆A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好平衡，若钩码质量均为50g，在A、B两处再各加一个钩码，那么（）A. 杠杆仍平衡B. 杠杆左边向下倾C. 杠杆右边向下倾D. 无法确定杠杆是否平衡解析：一种方法：3×2＜2×4，右边向下倾另一种方法：增加的力×力臂1×2＜1×4，右边向下倾例题三:求最小力问题a、明确作用点方法：支点和作用点的连线作为力臂最长b 、不明确作用点例：画出使杠杆AB在图所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。

解析：作用在A点最小力？作用在B点最小力？哪个力更小？要使杠杆平衡，求作最小力，应作用在哪一点？方法：在杠杆上找出离支点最远的点作为作用点例题四：力的变化1、杠杆在某一位置平衡，而力的方向在变例：如图，杠杆在水平方向平衡，若将测力计缓慢地自位置1移到位置2，并保持杠杆始终水平平衡，则测力计的读数变化是（）A．不断增大 B．不断减小C．先增大，然后减小 D．先减小，然后增大解析：⑴看力臂变化，根据动力×动力臂=阻力×阻力臂，力臂先变大后变小，所以F先减小后增大⑵靠近最小力还是远离最小力？靠近最小力，力变小，远离最小力力变大2、如图所示，F 顺时针转时，力如何变化？（F 不可能转到上面去）思路：先作最小力答：顺时针先变小后变大逆时针变大3、如图所示，在杠杆OA上的B点悬挂重物G，A端用细绳吊在小圆环E上，且细绳AE长等于圆弧CED的半径，此时杠杆恰好成水平状态，A点与圆弧CED的圆心重合．E环从C点沿顺时针方向逐渐滑到D点的过程中，吊绳对A端的作用力大小将（）A．保持不变B．逐渐变大C．由大变小，再由小变大D．由小变大，再由大变小例题五．张华和爸爸在公园玩跷跷板，张华重250N，爸爸重750N。

当爸爸离跷跷板的转轴0.5m时，张华应该坐在哪里才能使跷跷板平衡？二、定滑轮①定义：中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆。

③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。

绳子自由端移动距离s F （或速度v F）=重物移动的距离s G （或速度v G）定滑轮在生产、生活中比较常见，比如每周一早上升旗时就要用到滑轮。

目的就是要改变动力的方向，人站在地上就可以把国旗升到旗杆顶。

生活中的定滑轮：旗杆的顶端、起重机、打桩机等。

看上图：为什么会出现这个现象？因为定滑轮的实质是个等臂杠杆，动力=阻力。

胖人受到的重力大于物体受到的重力，所以胖人可以安然地站在地上。

而瘦人受到的重力小于物体受到的重力，所以物体安然地在地上，瘦人却被升到空中。

探究使用定滑轮的特点1．按右图所示方式组装定滑轮。

2．在它的左侧挂钩码，右侧竖直向下拉弹簧测力计，观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的关系。

（将实验数据记录在表中）3．改变弹簧测力计拉力的方向，再进行观察和比较。

4．改变钩码的个数，重做上述实验。

实验次数钩码所受的重力F2/N弹簧测力计的示数F1/N1235．分析表中的数据，得出的结论是：定滑轮实质是一个等臂的杠杆。

定滑轮：①F＝G，即不省力，也不费力；②s＝h，即不省距离，也不费距离；③作用：改变用力的方向。

二、动滑轮定义：和重物一起移动的滑轮。

（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=1/2G；只忽略轮轴间的摩擦则：F=1/2（G物+G动）绳子自由端移动距离s F（或v F）=2倍的重物移动的距离s G（或v G）。

生活中的动滑轮：起重机、打桩机等。

探究使用定滑轮的特点1．按右图所示方式组装动滑轮。

2．竖直向上拉弹簧测力计，使钩码保持平衡态，读出弹簧测力计示数，并思考这个示数与钩码所受重力的关系。

（将实验数据记录在表中）3．改变钩码的个数，重做上述实验，进行观察和比较。

实验次数钩码所受的重力F2/N弹簧测力计的示数F1/N1234．分析表中的数据，得出的结论是：动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂的二倍的省力的杠杆动滑轮：①F＝G/2，即使用动滑轮省一半力；②s＝2h，即动力移动的距离是物体移动距离的两倍，动滑轮是一种费距离的机械；③不改变力的方向四、滑轮组研究并讨论：我们已经学过了定滑轮与动滑轮，生活中的吊车（下左图）其实就是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，其示意图如下右图。

据图，在脑中构思这样的画面：用手拉绳子自由端，物体上升。

使用动滑轮能省一半力。

动滑轮由两根绳子共同承担重物，因此每根绳子各承担物重的一半。

定滑轮的好处是可以改变动力的方向，动滑轮的好处是可以省一半力。

如果既想省力又想改变动力的方向，怎么办呢？把定滑轮和动滑轮组合在一起。

我们把定滑轮和动滑轮组合在一起，称它们为滑轮组。

定义：将定滑轮和动滑轮组合在一起的组合装置称为滑轮组。

特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

1.确定承担物重的绳子的段数n 的方法在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数。

理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F =1/nG 。

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F =1/n （G 物+G 动）。

2.拉力通过的距离s 与物体移动高度h 的关系利用滑轮组提起物体时，动力F 通过的距离s 与物体被提高的高度h 的关系是s=nh （n 表示承担物重的绳子股数）绳子自由端移动速度v F =n 倍的重物移动的速度v G 。

3.省力情况的确定方法1）滑轮竖放时，在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下，使用滑轮组时，滑轮组用几根绳子吊着物体，提起物体所用的力就是重物的几分之一。

2）滑轮组横放时，滑轮组用几段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一。

不计绳与滑轮之间的摩擦时，F=n 1f 物，此时绳子自由端移动的距离s 与物体移动的距离s 物的关系为：s=ns物4.组装和设计滑轮组由省力情况判定绳的固定端位置1. 利用F=n 1G 总，求出承担总重的绳子股数n ，然后根据“奇动偶定”的原则。