(共36张PPT)
第十二章 简单机械
第1节 杠杆
3.知道杠杆的平衡条件及其应用。
1.认识杠杆，理解有关杠杆的几个概念。
2.能从常见工具和简单机械中识别杠杆。
【想一想】
使用这些工具时，都是为了省力吗？
树枝剪
船桨
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
杠杆的概念
钢丝钳
杆秤
瓶盖起子
独轮车
道钉撬
火钳
演示：杠杆
杠杆是最简单的机械之一
动力
阻力
支点
杠杆五要素
动力
阻力
支点
O(支点)
F1(动力)
F2(阻力)
l2(阻力臂)
l1(动力臂)
杠杆绕着转动的固定点
支点到动力作用线
的垂直距离
支点到阻力作用线
的垂直距离
使杠杆转动的力
阻碍杠杆转动的力
动力作用线
阻力作用线
B
F2
O
F1
A
作力臂的方法：
1.找出支点的位置
3.从支点作动力、阻力作用线的垂线
2.确定动力、阻力作用线
4.标垂足，定力臂
F2
B
O
A
F1
画杠杆力臂
例 画出图中杠杆各力的力臂。
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
例1.如图所示，用瓶起子开启瓶盖时可以抽象为一个杠杆，如果不计自重，在图中，能正确表示瓶起子工作示意图的是（ ）
A
B
C
D
例2.画出动力臂和阻力臂。
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)
F1
F2
l1
o
l2
小结
【提出问题】
杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？
【猜想假设】
假设一：
假设二：
F1 · l1=F2 ·l2
杠杆平衡条件
杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。
F1
=
l1
F2
l2
【实验器材】
实验注意事项：
1.在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。
2.挂钩码后，不能再动平衡螺母。
3.读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
【实验步骤】
调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。保证力臂沿杠杆，便于测量；消除杠杆自重对实验结果的影响。
杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
次数 动力F1 /N 阻力F2 /N 动力臂l1/m 阻力臂l2 /m
1
2
3
4
5
6
【记录和分析数据】
1.0
0.05
0.5
0.10
1.5
1.5
1.0
1.5
0.05
0.5
0.15
0.10
1.0
0.15
0.15
1.0
0.15
0.05
0.5
0.15
演示：杠杆平衡的条件
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
结论：
F1 · l1=F2 · l2
例3：一位物理老师利用杠杆定理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如右图）。测量是利用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆。吊钩固定点O为支点。弹簧测力计示数F1为200N。测得动力臂l1为9m，阻力臂l2为6cm。若不计槽钢和铁笼的质量，请你估算大象的质量。(g取10N/kg)
由F1l1＝F2l2 得：
解：
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×9m
0.06m
=3×104N
m
=
F2
g
=
10N/kg
3×104N
=3×103kg = 3 t
l1=9m
l2=6cm
活动：请每个小组3名同学每人画一个图，标出图中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。
生活中的杠杆
你认为图中的杠杆可以分成几类？每一类杠杆分别有什么特点？
F1
O
l1
l2
F2
F2
O
F1
l2
F2
F1
l2
l1
O
l1
由 F1l1=F2l2
∵l1 ＞l2
∴F1＜ F2
动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆。
省力杠杆
在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？
使用省力杠杆，虽然省了力，但却费了动力作用点移动的距离。
F2
F1
动力臂Fl1
阻力臂Fl2
O
由 F1l1=F2l2
∵l1 ＜ l2
∴F1 ＞ F2
动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，是费力杠杆。
费力杠杆
使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。
在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？
演示：三种杠杆
杠杆的分类 特点概念 实 例
省力杠杆 省力费距离，l动大于l阻 1、用开瓶器开瓶盖
2、用钳子夹钢丝
3、用羊角锤拔钉子
费力杠杆 费力省距离，l动小于l阻 4、用镊子夹砝码
5、用筷子夹东西
等臂杠杆 不费力也不省距离，l动等于l阻 6、天平
7、跷跷板
小结
1.学习了杠杆、支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂等概念。
2.杠杆的平衡条件：
动力 动力臂=阻力 阻力臂 (文字表达式)
F1·l 1=F2·l2 (数学表达式)
3.杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
应 用
杠杆缺点
杠杆优点
杠杆特点
杠杆类型
等臂杠杆
费力杠杆
省力杠杆
l1>l2，F1(动力<阻力)
l1F2
(动力>阻力)
l1=l2，F1=F2
(动力=阻力)
省力
省距离
既不省力也不省距离
费距离
费 力
1．如图所示，我们在拖动行李箱时，一般先拉出行李箱上方的拉杆，从杠杆的角度分析，这样做的目的是为了（ ）
A．增大动力臂
B．减小阻力臂
C．增大动力
D．减小阻力
A
2．如图所示，轻杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。现将动力的方向改为沿虚线方向，若仍使杠杆在水平位置保持平衡，则（ ）
A．动力臂增大，动力增大
B．动力臂增大，动力减小
C．动力臂减小，动力减小
D．动力臂减小，动力增大
D
3．在一些建设施工工地上，可以看见各种大型的起重机。如图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机在起重时不会翻倒，起重机右边配有一个重物M。现测得重物M的质量为4t，AB为10m，BC为4m，CD为1m。（g取10N/kg）
问：该起重机可起吊的最大物重为多少？（起重机本身的重不计）
解：由图可知B为支点，右侧的重物重力为：GM＝mg，
力臂为：BD＝4m+1m＝5m；
设吊起的物体重力为：G。
对应的力臂为：BA＝10m。
由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得：GM×BD＝G×BA，mg×BD＝G×BA；
则该起重机可起吊的最大物重为：
G＝2×104N。
答：该起重机可起吊的最大物重为2×104N。
