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1说明本书是依据国家教育部《全日制义务教育物理课程标准》和江苏科技出版社《义务教育课程标准实验教科书·物理》九年级上册而编写的，供九年级第一学期使用。本书旨在帮助同学们进一步理解和掌握课本内容，全面把握课本的学习体系，提高思维能力，掌握科学有效的学习方法。“学习要求”结合课程标准对本节的学习提出具体的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的学习要求。“学习指导”对本节教材重点、难点的把握，学习方法方法的指导。“典型范例”着重分析典型问题的解题思路、精析问题中的思考方法，帮助同学们理解所学知识，学会科学地思考和解决问题的方法。并通过点评使同学们达到举一反三的目的。“活动与探究”提供一些活动案例让同学们在课余时间进行探究。既丰富同学们的课外生活、巩固了所学物理知识，又帮助同学们形成合作探究的良好学习习惯。“思考与练习”编入了三个维度的基本试题，便于同学们达到课标的基本要求。同时还有适量的拓展和提高，以利于同学们创新意识和开放思维的形成。“相关链接”提供的是一些物理史科、趣味物理、思考性问题等阅读性短文，力求浅显具体、生动有趣，旨在扩大知识面，激发同学们科学探索的欲望。本书聘请有丰富教学实践经验的一线优秀教师和教研人员负责编写和统稿，本书编委会审稿、定稿。由于时间仓促、水平有限，书中定有疏漏和不当之处，敬请广大读者在使用本书过程中多提宝贵意见，以便进一步修正，使之日臻完善。本书编写组2第十一章、简单机械和功一、杠杆学习要求1.知道什么是杠杆，能从常见的工具中认出杠杆。2.通过观察和实验了解杠杆的结构，熟悉有关杠杆的名称：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。3.理解力臂的概念，会画杠杆的动力臂和阻力臂。4.经历探究杠杆平衡条件的过程，理解杠杆平衡的条件，并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。6.知道杠杆在实际生活中的应用。7.通过了解杠杆的应用，进一步认识物理学是有用的，提高学习物理的兴趣。学习指导1．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）画力臂三步骤：找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线（有时需要将力的作用线进行正向或反向延长）。2．经历探究杠杆平衡条件的过程是本节学习的重点，探究的过程中要注意以下几点：（1）设计实验方案①选取实验工具②写出实验步骤③设计记录数据的表格等（2）调节杠杆水平平衡时，依照“右高右旋，左高左旋”的方法，即杠杆右边高则螺母向右移，杠杆左边高则向左移，直至杠杆水平平衡。注意杠杆水平平衡一旦调好，不得随意再旋转平衡螺母，否则会影响实验结果。（3）实验中，每次改变动力、阻力、动力臂、阻力臂后都要使杠杆保持水平平衡，这样动力臂和阻力臂都可以直接读出。动力臂和阻力臂的长度单位不一定要用米，只要两个力臂的长度单位统一就可以了。3．根据已学过的杠杆知识，注意观察生活中各种形状的杠杆，如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费F2L2L1F1O3力杠杆还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件，生活中使用时要注意两点：（1）要省力就要多移动距离；（2）要省距离就要费力，省力又省距离的杠杆是没有的。曲型范例例1．关于力臂,下列说法k正确的是（）A．从动力作用点到支点的距离叫做动力臂B．力臂就是杠杆的长度C．从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂D．力臂一定在杠杆上精析：力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度，也不一定在杠杆上。如图所示。（图删去）全解：应选（c）点评：力臂是从支点到力的作用线的距离。如图（a)、（b)所示，虽然力的作用点A相同，但力的方向不同，画出力臂也不同。例2．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？精析：利用杠杆平衡条件解题，首先要弄清动力、动力臂、阻力、阻力臂。本题中阻力为爸爸对杠杆的力F2=750N，阻力臂为L2=0.5m,动力为张华对杠杆的力F1=250N，动力臂即为张华离转轴的距离。全解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，得L1=12FFL2=NN250750×0.5m=1.5m答：张华应该坐在离转轴1.5m处。活动与探究取一根粗细均匀的铁丝，在它的中点用线悬挂起来，铁丝恰好平衡。如把其右半段对折起来，那么它是否还能保持原来的平衡状态呢？为什么？动手做一做这个实验。思考与练习一、填空题1.我们在日常使用的工具中很多是利用杠杆知识制成的，我们分析杠杆时，首先要找到杠杆绕着转动的固定点叫，然后分析杠杆的受力情况，即使杠杆转动的力叫，阻碍杠杆转动的力叫。LFAOLFAO4第4题图2.杠杆有三类,既省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。在撬棒、天平、铡刀、扳手、酒瓶起子、理发剪刀、钓鱼杆等常见杠杆中，属于省力杠杆的有,属于费力杠杆的有,属于等臂杠杆的有。3．一把杆秤自重不计，提纽到秤钩的距离是4㎝，秤砣重为4.9N，用这样的杆秤来称量质量为2㎏的物体，秤砣离提纽㎝时，秤杆平衡。4.杠杆的应用非常广泛，工具车上的起重臂就是一个费力杠杆．使用它的具体好处是。二、选择题5．下图是一些日常生活中所使用的工具，其中属于省力杠杆的是()6．一根杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，用它称得的质量将比被称物体的实际质量（）A．偏大B．偏小C．相等D．无法判定7．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了（）A．增大阻力臂，减小动力移动的距离B．减小动力臂，减小动力移动的距离C．增大动力臂，省力D．减小阻力臂，省力8.人体的运动系统相当复杂，但最基本的运动形式是，骨骼在肌肉提供的动力作用下绕关节转动.如图所示是手端起茶杯的情景，其前臂骨骼相当于杠杆，肱二头肌收缩提供动力.由图可以看出，这是一个（）A．费力、省距离的杠杆B．省力、费距离的杠杆C．既费力，也费距离的杠杆D．既省力，也省距离的杠杆9.一均匀杠杆A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好平衡.若钩码的质量均为50g，在A、B两处再各加一个钩码，那么：（）A．杠杆仍平衡B．杠杆的左边向下倾C．杠杆的右边向下倾D．无法确定杠杆是否平衡三、作图、实验题10．如图所示，使用羊角锤拔钉子，动力作用在锤柄上A点.请作出拔钉子时所用最小动力F的示意图.(注意：请在图上保留为确保作图准确所画的辅助线.)第7题图第9题图第8题图511.在“研究杠杆平衡条件”的实验中，在如图所示的实验装置中：（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，应将杠杆右端螺母向_______(选填“左”或“右”)边旋一些，使杠杆在水平位置平衡。（2）实验时只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？(请设计两种方案)①.________________________________；②____________________________。（3）在实验中，王亮同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂。马欣同学猜想：杠杆平衡的条件可能是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。他们共同通过实验，获得了一组数据。如下表。动力F1/N动力臂L1/㎝阻力F2/N阻力臂L2/㎝3663根据上表数据，他们都认为自己的猜想是对的、对方是错误的，那么你认为他们实验的验证方法存在什么问题？三、计算、论述题12．如图所示，一根轻质木杆A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上。当在B点加竖直向下的力F=30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。已知OA=15cm，OB=5cm，则重物对水平地面的压力为多少？相关链接能把地球举起来吗？传说，阿基米德发现了杠杆原理后，曾产生过撬动地球的假想。他在给叙拉古国国王希罗的信中写道：“只要给我一个支点和立足点，我就能移动地球。”国王看信之后立即召见了阿基米德，并说：“当着众神起誓，你真的能移动地球吗？”阿基米德不慌不忙地用撬石头的例子作比喻，向国王讲了杠杆的原理，然后坦率地回答说：“不，我只是根据原理作了这样的假想。事实上，我也站不到地球以外的什么地方去，也找不到这样长和坚固的杠杆，也找不到搁杠杆的支点。”国王弄懂了这个道理，很高兴。第11题图OA第10题图OBAF第12题图6二、滑轮学习要求1.通过观察和实验，了解滑轮的结构，能区别定滑轮和动滑轮2.理解滑轮的工作原理，会用这一原理对有关问题进行简单的计算3.经历实验探究过程，了解使用定滑轮和动滑轮的特点：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向4.能识别生活和生产中常见的滑轮5.了解滑轮组的特点：既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。6.了解轮轴的工作原理和斜面可以省力的原因7.通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用学习指导1．通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析，理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。如图(a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动，定滑轮的轴心为支点（支点不动），动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，故F=G，即不省力。如图(b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在一边绳子与轮相切的位置，支点上下移动，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，故依据杠杆平衡条件F=1/2G，即省一半力。2．使用滑轮组要注意几个问题（1）区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子，既省力又方便；而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。（2）滑轮组一般是省力的，省力的多少是由吊起（或承担）动滑轮的绳子股数决定的。（3）设拉力移动距离为s，拉力移动的速度为v，重物上升的高度为h，重物上升的速度为v物，则存在以下关系s=nh,v=nv物，n为动滑轮上绳子的股数。（4）滑轮组绳子的绕法是各种各样的，其绕法也是本节的一个重点。由关系式F=n1G，当(b)(a)FGBAFGOA7n为奇数时，绳子在动滑轮上打结开始绕；当n为偶数时，绳子在定滑轮上打结开始绕，也就是按“奇动偶定”的方法绕绳子。(如下图所示)曲型范例例1图中给出两组滑轮组（a）、（b），若它们分别提起同一重物，请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法.(不计滑轮重、绳重及摩擦)精析：“省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑轮个数不同时选用动滑轮多的一组，因此，应选用（b）组滑轮组。全解：如图（c）所示点评：本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是装配滑轮组。例2．用如图所示滑轮组匀速拉动重1000N的物体A，所用拉力F=100N。绳子自由端移动速度为0.2m/s.求物体与地面之间的摩擦力f和2秒内物体移动的距离。（不计滑轮重和轮和轴之间的摩擦）精析：绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离s′的关系为s=ns′，绳子自由端移动的速度v也等于物体移动速度v′的n倍，即v=nv′。全解：设n是动滑轮上绳子的股数，f为物体与水平平面之间的摩擦阻力。通过动滑轮有4根绳子通过动滑轮有5根绳子(a)(b)（c）8本题中，n=2，由F=n1f得f=nF=2×100N=200N物体移动的速度v′=nv=2/2.0sm=0.1m/s2s内物体移动的距离S′=v′t=0.1m/s×2s=0.2m.点评：绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题，应特别注意。活动与探究设计一个升降装置将重物从楼下搬