•第十二章 简单机械
•第1节 杠杆
两千多年前著名的学者、力学之
父——阿基米德曾说过这样的豪言壮
语:“若给我一个立足点和一根足够
长的棍我可以搬动地球”。实际上阿
基米德所构想的装置是一个什么样的
机械呢?
学习目标(课时1)
1.认识杠杆,知道有关杠杆的几个概念,
会做力臂。
2.能从常见的工具和简单机器中识别出杠杆。
自主学习
1.什么叫杠杆?
2.什么叫杠杆的支点、动力、阻力、动力臂 、阻力臂?
阅读课本76——77页“杠杆”一块内容,思考以下问题:
复
杂
机
械
都
是
由
简
单
机
械
组
成
的
最简单的机械----杠杆
这些仪器在使用时,有什么共同特点?
一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转
动,这根硬棒就是杠杆
一、杠杆
1、定义:
二、杠杆的构成
(
力
的
作
用
线
)
动力臂
阻力臂
阻
力
(
力
的
作
用
线)
支点
杠杆“五要素”
动
力
支 点(o):杠杆绕着转动的点
动 力(F1):促使杠杆转动的力
阻 力(F2):阻碍杠杆转动的力
动力臂(l1):从支点到动力作用线的垂直距离
阻力臂(l2):从支点到阻力作用线的垂直距离
(力的作用线:过力的作用点,沿力的方向的直线)
杠杆“五要素”
F2阻力
l1动力臂
l2阻力臂
动力作用线
阻力作用线
O支点 杠杆绕着转动的
固定点
使杠杆转
动的力
阻碍杠杆转动的力
支点到动力作
用线的距离
支点到阻力作用
线的距离 F1动力
动力和阻力使杠杆转动的方向
(转动效果)相反
杠杆“五要素
”
三、力臂的画法
O
F1
F2
l1
l2
(1)首先根据杠杆的示意图,确定杠杆的支点;
(2)确定力的作用点和力的方向,画出力的作用线;
(3)从支点向力的作用线作垂线;
(4)用箭头标出力臂的起止(支点到垂足);
(5)标出字母l1或 l2。
在下列杠杆的示意图中画出动力臂和阻力臂:
F1
F2
O O
F1
F2
O
F1
F2
O
F1 F2
F1
F2
O
l1
l2
l1 l2
l2
l1
l1 l2 l
1
l2
当杠杆是直杆且
力与杠杆垂直时,
力臂与杠杆重合
o
F1
F2
L1
L2
自主学习(5分钟)
1.杠杆平衡条件是什么?
2.杠杆分为哪三类?试各举一例。
3.你能说出各类杠杆的特点吗?
阅读课本77——79页内容,思考以下问题:
(一)研究杠杆平衡条件的必要性
• 使用杠杆我们可以用较小的力撬起很大很重的石块,那么
给你一个硬棒(杠杆)选好支点要用多大的力才能撬起
500千克的大石板?
再如杠秤、 台秤是生活中常用测质量的工具,也是一种
杠杆,它们的刻度是怎样划分的呢?
探究杠杆的平衡条件
实验前:
杠杆水平平衡的意义
及调节方法 ?
明确:
1.实验步骤
2.注意事项
3.探究方法
(二)探究杠杆的平衡条件实验
5分钟阅读77页实验内容
实验数据记录: (每个砝码 50g , 重0.5N)
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1
2
3
分析数据得出结论: 。
杠杆的平衡条件:动力杠杆的平衡条件:动力动力臂动力臂==阻力阻力阻力臂阻力臂
F1 L1 = F2 L2
或变形式
F1
L1F2
L2=
注意:
涉及杠杠原理的计算题,应该先明确动力、阻力、动
力臂、阻力臂, 知道其中三个量求另一个未知量!
问题讨论:
1.什么情况下,我们就说杠杆平衡了?
2.为什么要调节杠杆在水平位置平衡?
3.杠杆调平的方法是什么?
4.多次实验的目的是什么?
5.根据杠杆平衡条件分析,若测力计斜拉示数如何变化?
探究杠杆的平衡条件:
杠杆在动力和阻力的作用下
静止或匀速转动时,
杠杆处于平衡状态
1.什么情况下,我们就说杠杆平衡了?
实验中为了便于测量力臂,
应该让杠杆在水平方向平衡
平衡螺母
2.为什么要调节杠杆在水平位置平衡?
3.杠杆调平的方法是什么?
与实验室托盘天平调平方法相同,
通过调节左右两边的平衡螺母调平
4.多次实验的目的是什么?
为了使实验结论具有普遍性,避免实验结果的偶然性
5.根据杠杆平衡条件分析,若测力计斜拉示数如何变化
?
示数会变大,因为力臂变小
例1.已知动力臂长10m,阻力臂长3m,吊起500N的货物需
要多大拉力?
解:依题意可知,货物的重力即为阻力,即F2=500N
l1=10m l2=3m
由杠杆平衡的条件可知:F1 l1= F2 l2
带入数据,得:10F1=500x3
解得:F1=150N
训练提升
学以致用: 课本例题
例2.如图所示,弹簧测力计对杠杆拉力的力臂与钩码对杠
杆拉力的力臂之比是5:2,弹簧测力计读数是4N,杠杆重
忽略不计,则钩码重多少?
杠杆的分类
杠杆的平衡条件F1l1=F2l2
l1>l2时,F1<F2
,是省力杠杆
l1<l2时,F1>F2
,是费力杠杆
l1=l2时,
F1= F2,
是等臂杠杆
省力费距离 费力省距离不省力也不费力
不省距离也不费距离
撬棒、瓶盖起子 天平 钓鱼竿、船桨
生活中的杠杆分类
省力杠杆:动力臂大于阻力臂
省力但费距离
费力杠杆:动力臂小于阻力臂
费力但省距离
生活中的
等臂杠杆:动力臂等于阻力臂
不省力也不省距离
生活中的
课堂小结
省力还是省距离 应用举例
l动 > l阻
l动 < l阻 l动 = l阻 杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂 F1 l1 = F2 l2 杠杆分类 省力 省距离(费力) 不省力也不省距离 (等臂) 撬棍、扳手、 开瓶器、拔钉器 镊子、鱼竿、筷子 火钳、胳膊、 天平、 跷跷板 船桨 钳子
1.下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是(
)
【练一练
】
A.启瓶器 B.切纸铡刀 C.食品夹 D.羊角锤
F1
F2
l2
l1
F1
F2
l1
l2
F1F2 l1
l2
F1
l1l2
F2
F1
F2
C
2.如图所示,分别沿力F1、F2、F3、的方向用力,使杠杆
平衡,关于三个力的大小,下列说法正确的是( )
A.沿F1方向的力最小
B.沿F2方向的力最小
C.沿F3方向的力最小
D.三个力的大小相等
B
F3
F1 F2
O
l1
l3 l2
3.使用杠杆如何用力最小?
在阻力与阻力臂
一定的情况下,
力臂最长时对应
的力就最小.