文档内容
一、杠杆（教学设计）
年级 九年级 学科 物理 课时数 教师
课题 一、杠杆
1．知道什么是杠杆及杠杆五要素；会画杠杆的力臂；
教学 2．通过实验探究，知道杠杆的平衡条件；
目标 3．知道杠杆的常见应用，学会利用杠杆平衡条件解决简单的问题；
4．知道省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆。
九年级上册第十一章《简单机械和功》选取与生活密切相关的“杠杆”作为切入点，
教材 通过丰富的实例与可操作的实验，引导学生在真实情境中发现问题、提出假设、收集证据
分析 并形成结论。本节课是本章第一课时，既要奠定对杠杆定义、五要素和平衡条件的知识基
础，又要为后续“动滑轮”“功”以及“机械效率”的学习埋下伏笔。
1．杠杆及杠杆的五要素；
教学
2．探究杠杆平衡条件的实验；
重点
3．杠杆原理的应用。
教学 1．分析实际生活中复杂的杠杆模型，确定杠杆的五要素，并解决有关问题；
难点 2．尝试解决探究杠杆平衡条件实验中所遇到的问题；
3．分析杠杆动态平衡问题。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
在古代，人类就学会利用一些自然材料如石头、木头、兽骨、植物纤维等来制造
观察、描述
工具。人们知道，单纯依靠自己肌肉产生的力量是有限的，制造一些工具可以产生更
并初步猜测
好的效果。杠杆就是这样的一 类工具。你使用过杠杆类的工具吗？能说说它的作用
“支点—撬
吗？
动—放大
力”的特点学习新课 一、什么是杠杆
1．杠杆的定义
【问题情境】如图（a）所示，用硬棒（可选择直尺或铅笔）和橡皮撬动课本，
观察撬课本的过程；结合生活中的切纸刀［图（b）］、开瓶器［图（c）］、钓鱼竿
［图（d）］等工具，分析这些工具在使用时有什么共同的特点？
联系实际，
讨论生活中
这些工具中
国杠杆的使
用
【演示实验】
图钉很小，而且用手拔时需要用很大的力才行，所以直接用手很难把它直接拔出
来。请从下图中选择合适的工具把图钉拔出来。
选择羊角锤。
【思考与讨论】你是怎样拔出图钉的?有哪些方法?哪一种方法更方便、省力?
方法①：用螺丝刀撬出来；方法②：用羊角锤拔出来。
羊角锤能够方便地卡住图钉，使用时相当于一个省力杠杆，所以选择图中的羊角
锤更方便、省力。
定义：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。
注意:（1）“硬棒”是指在力的作用不发生形变。
（2）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。如钓鱼竿、指甲剪、脚踏式翻盖垃圾桶。
2．杠杆五要素
杠杆的五要素是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（1）支点：杠杆绕着转动的点，即图中的点O。
（2）动力：使杠杆转动的力，即图中的F。
1
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，即图中的F。
2
（4）动力臂：从支点到动力作用线（通过力的作用点沿力的方向所引的直线）
知道杠杆的
的距离，即图中的l。
1 定义
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用l 表示。
2
知道并学习
分析杠杆实
3．力臂的画法
例中杠杆的
五要素
【例1】画出图中杠杆各力的力臂。
学习新课 二、探究杠杆平衡的条件
学习分步骤
1．探究杠杆平衡的条件
画出杠杆的【信息快递】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 力臂
态。
【演示实验】
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F 是动力，动力臂为l；钩码
1 1
对杠杆的拉力F 是阻力，阻力臂为l。当杠杆在水平位置平衡时，测量F、l、F、l
2 2 1 1 2 2
的大小，并将数据记录在下表中。
知道力臂的
画法
【实验表格】在下列情况下使杠杆在水平位置平衡，将相关数据记录在实验表格
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。
经历探究杠
杆平衡条件
的实验过程
序号 F /N l/cm F /N L /cm
1 1 2 2
①
②
③
④
（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。
【实验结论】
结论
实验表明，杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，用字母表示可写成
知道杠杆的Fl=Fl。杠杆的平衡条件也称杠杆原理 平衡条件
11 22
【思考与讨论】
1．使杠杆在水平位置平衡的原因是什么？
一是可直接从杠杆上读出力臂的大小；二是消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影
响。
2．为什么要多次实验?
讨论关于杠
避免偶然性，得出普遍规律。
杆平衡条件
3．教材用杠杆一端挂钩码，另一端用弹簧测力计竖直向下拉的方法做实验。请
的实验问题
分析说明用这种方法做实验的好处是什么？
用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，容易得到所需
要的力，不需要调整力臂，所以这种方法很容易使杠杆平衡。
4．若采用杠杆两端都挂钩码的方法，探究杠杆平衡条件是否可行？
可行。
【中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。图11-6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
了解我国传
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。《墨
统科技文明
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
成果
“权”，支点到“重”的距离叫作“本”，支点到“权”的距离叫作“标”，如图
11-7所示。
学习新课 三、杠杆原理的应用
【问题情境】我们身边有很多杠杆。例如，跷跷板、羊角锤、船桨、各种剪刀，
观察这些杠杆，它们的动力臂和阻力臂有什么关系？
1．省力杠杆特点：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。用较小的动力就可以克服较大
的阻力。（l 1 >l 2 ，F 1 F）
1 2 1 2
常见的费力杠杆：镊子、缝纫机脚踏板、钓鱼竿、筷子夹菜、皮划艇的桨、扫帚
等。
3．等臂杠杆
特点：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。这样的杠杆既不省力也不费
力。（L=L，F=F）
1 2 1 2
常见的等臂杠杆：跷跷板、托盘天平。
【生活中的剪刀】剪刀是生活中常见的工具，它也是一种杠杆。注意观察从事不
同行业的人，所用的剪刀各有什么特点。
裁缝用的剪刀刀刃比平常家用剪刀的刀刃长得多，完成一次剪裁动作可以裁剪较
长的布料。理发师用的剪刀手柄比较短，他们剪发时手的动作幅度较小， 可提高剪
发的频率。钣金工师傅剪铁皮用的剪刀，其动力臂比阻力臂长，只要用较小的力，就
能把坚硬的金属片剪开。园艺师使用的剪刀有很多种，如修整冬青树的剪刀、剪花枝
的剪刀等。
【例2】据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质
学习运用杠
量。在称象过程中，他用到了吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，如图11-13
杆原理进行
所示。槽钢上的悬吊点O为支点，测得动力臂l 为9m，阻力臂l₂为7cm（图11-
114）。槽钢在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为200N。若不计槽钢和铁笼的质 简单计算
量，试估算大象的质量（g取10N/kg）。
【分析】称象过程运用了杠杆原理。若不计槽钢和铁笼的质量，则图 11-14中的 思考如果要
F 与大象所受的重力G 大小相等。 考虑槽钢和
2
铁笼的质
【解答】槽钢是一个杠杆，点O为支点，人通过弹簧测力计对杠杆A 端的拉力
量，那么在
F= 200 N 为动力，动力臂 l = 9m；杠杆B 端所受的拉力F 为阻力，阻力臂l = 7
1 1 2 2
称象前应做
cm = 0.07 m。
什么准备工
根据杠杆原理F l =F l 可得
1 1 2 2
作?
拉力F 与大象的重力G 大小相等，即F =G=mg，所以大象的质量
2 2
学习新课 四、杠杆的动态平衡分析 （ 拓展 ）
（1）如图，力F始终与杠杆垂直，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到水平
位置的过程中，力F的大小如何变化？
拓展内容，
供学有余力
的 学 生 学
习。
分析：①F=G 与 l =OA 保持不变，l 变大；
2 1 2
②由杠杆平衡条件得： ；
分析讨论杠
③F变大；
杆动态平衡
（2）如图，力F的方向保持水平向右，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到
分析的几种
水平位置的过程中，力F的大小如何变化？
情形分析：①F=G保持不变，l 变大，l 变小；
2 2 1
②由杠杆平衡条件得： ；
③F变大；
注意：此情况下杠杆不可能到达水平位置（当杠杆无限接近水平位置时，l 无限
1
接近于零，F无穷大）。
（3）如图，力F的方向保持竖直向上，杠杆在力F的作用下绕O点匀速转动到
水平位置的过程中，力F的大小如何变化？
分析：①F=G保持不变，l 与l 同时变大，且比值为0.5；
2 2 1
②由杠杆平衡条件得： ；
③F=0.5G 保持不变。
（4）如图，杠杆保持静止，力F的方向由竖直向上变为水平向右的过程中，力F
的大小如何变化？
分析：①F 与l 保持不变，l 先变大后变小；
2 2 1
②由杠杆平衡条件得： ；
③F先变小后变大（当F与杠杆垂直时F最小）。
1．如图所示是生活中几种常见的工具，其中可看作等臂杠杆的是（ A ）3．园艺师使用如图所示的剪刀修剪树枝时，为了更省力，应尽量让树枝 靠近 （靠
近/远离）刀轴 O ，手握在刀柄的 末端 （中间/末端）。使用此剪刀时 费 （省/ 费）
距离。
课
堂
2．如图所示，用扳手拧螺帽时，图 b （a/b）的握法更有 利于拧紧螺帽，原因是动力臂
练
更 长 （长/短）。
习
4．如图所示，人在用哑铃锻炼。将前臂从水平位置绕 O 点抬起哑铃，前臂此时相当于
一个杠杆，其简化图如图乙所示。若哑铃重力为50N，L = 5cm ，L = 20cm ，则拉力F=
1 2
200 N。
5．如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状
态。若在A 、B 两处再各加一个钩码，下列说法正确的是（ A ）
A．杠杆右边向下倾 B．杠杆左边向下倾
C．杠杆仍平衡 D．无法确定杠杆是否平衡6．如图，B 为杠杆 OA 的中点，在B 点挂一个 20N 的重物，加在A 点的动力使 OA
在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则 （ C ）
A．该杠杆一定是省力杠杆
B．该杠杆一定是费力杠杆
C．作用点在A 点的最小动力等于10N
D．物体的重力就是杠杆所受的阻力
一、杠杆
一、什么是杠杆
1．杠杆的定义：将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。
2．杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
3．力臂的画法：支点到力的作用线的距离
板
二、杠杆的平衡条件
书
1．杠杆平衡状态：在动力和阻力作用下静止
设
2．杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F l =F l）
1 1 2 2
计
三、杠杆原理的应用
1．生活中常见的杠杆
2．杠杆的分类
（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。
（2）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。
（3）费力杠杆：动力臂小于于阻力臂，平衡时动力大于阻力。
一、杠杆
课
堂
小结
1．指出图11-17中各个杠杆工作时的支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂，并说明它们
中哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆。
作
【解析】（a） 对羊角锤而言，锤头和木板接触的部分是支点，钉子对锤施加的力是阻
业
力，方向沿着钉子向下，支点到钉子施加的力的作用线的距离是阻力臂，手对锤柄的力是动
布 力，支点到手施加的力的作用线的距离是动力臂。因为它的动力臂比阻力臂长，所以是省力
置 杠杆。
（b）对镊子而言，支点在顶端，手对镊子向里的压力是动力，顶端到手指施加的力的作
用线的距离是动力臂，所夹物品对镊子施加的力是阻力，方向向外，相应的阻力臂是顶端到
物品施加的力的作用线的距离，动力臂比阻力臂短，是费力杠杆。
（c）对于夹子而言，夹子中间的交点处是支点，手对夹柄的压力是动力，支点到手指施
加的力的作用线的距离是动力臂，使夹头向内的力是阻力，支点到使夹头向内的力的作用线
的距离是阻力臂，动力臂比阻力臂长，是省力杠杆。
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】会改变；不相等；
当保持杠杆在水平位置平衡时，如果保持弹簧测力计悬挂点不变，改变弹簧测力计拉杠
杆的方向，杠杆仍然保持水平平衡。这种情况下，弹簧测力计的示数会变大，因为拉力方向
倾斜后，力臂会变短，为了保持杠杆平衡，拉力需要增大。
教
学
反
思
