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第十二章 简单机械
第一节 杠杆
授课老师:Moniy
教学目标
1.知道什么是杠杆及其五要素,会画出已知动力和阻力的动力臂或阻力臂。
2.通过探究杠杆的平衡条件,理解应用杠杆的平衡条件解决简单的实际问题。
3.通过杠杆的平衡条件判断生活的杠杆类型。
新课导入
阿基米德曾经说过:“给我一个支点和一根足够长的硬棒,我就能撬动地球”。
你知道人力抛石机的原理吗?其中有什么物理奥秘呢
一、杠杆
思考:它们工作时有什么共同特征?
这些能给我们提供某些方便的工具都称为机械。
:最简单的机械之一
一、杠杆
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆。
注意:硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状。
支点
杠杆绕着转动的固定点,用O表示。
动力
促使杠杆转动的力,用F1表示。
动力臂
从支点到力的动力作用线的距离,用l1 表示。
阻力
阻碍杠杆转动的力,用F2表示。
动力与杠杆转动方向相同
阻力与杠杆转动方向相反
阻力臂
从支点到力的阻力作用线的距离,用l2 表示。
一、杠杆
杠
杆
的
五
要
素
正确画出力臂
F1
F2
O
1.找到支点O
2.确定力的方向
3.画出力的作用线(虚线)
4.沿支点做力的作用线的垂线
5.用括号标出力臂(支点到垂足的距离)
l1
l2
一、杠杆
试一试:画出图中杠杆各力的力臂。
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
试一试:如图所示,一个绕O点转动的杠杆,已知阻力F2的方向,以及动力 F1的力臂l1 ,在图中作出阻力F2的力臂l2以及动力F1的示意图。
F2
●
O
F1
l2
l1
●
●
∟
∟
一、杠杆
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,或做缓慢地匀速转动时,我们说杠杆平衡了。
思考:在杠杆的使用中,杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆在满足什么条件时会才平衡?
二、杠杆的平衡条件
探究杠杆平衡的条件
【实验器材】
带有刻度的杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台。
二、杠杆的平衡条件
【设计实验】
当杠杆平衡时,分别测出动力F1、阻力F2,动力臂l1、阻力臂l2。并多次改变力和力臂,获取多组数据,从而分析总结出杠杆的平衡条件。
【实验操作】
(1)调节平衡螺母,使杠杆水平平衡。
(2)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。
目的:消除杠杆自身重力 对实验的影响。
目的:便于在杠杆上直接测量出力臂
(3)将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
调节方法:杠杆哪端高,就向哪端调节平衡螺母。
(4)改变阻力和阻力臂的大小,相应调节动力和动力臂的大小,
再多做几次实验。
目的:避免偶然性,寻找普遍规律
二、杠杆的平衡条件
【实验数据】
杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 15 3 5
2 2 10 2 10
3 3 10 2 15
4 2 20 4 10
……
F1l1=F2l2
二、杠杆的平衡条件
【实验结论】
1.关于杠杆,下列说法中正确的是( )
A.从支点到力的作用点的距离称为力臂
B.作用在杠杆上的动力和阻力,方向有可能是相同的
C.支点总是处在动力作用点和阻力作用点之间的某一位置
D.杠杆一定是直的
B
2.图中开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重,下列能正确表示它的工作原理的示意图的是( )
B
3.如图所示的杠杆AB处于平衡状态,O点为杠杆的支点,则力F的力臂是( )
A. OF B. OD
C. OC D. DF
C
4.现有若干个规格相同的钩码,如图所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆的A点挂几个钩码( )
A.1
B.2
C.3
D.4
C
5.如图,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均相同)( )
A.两侧钩码同时向支点移动一格
B.两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C.左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码
D.左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
D
1.省力杠杆:
动力臂大于阻力臂的杠杆
F1
F2
动力臂l1
阻力臂l2
O
由F1l1=F2l2得
当l1>l2
得F1<F2
特点:
省力,费距离
三、杠杆的类别及应用
若克服的阻力较大时,要用省力杠杆,但费距离
三、杠杆的类别及应用
2.费力杠杆:
动力臂小于阻力臂的杠杆
O
l2
l1
F1
F2
由F1l1=F2l2得
当l1<l2
得F1>F2
特点:
费力,省距离
三、杠杆的类别及应用
若克服的阻力较小时,要用费力杠杆
使用费力杠杆,可以省距离,能使工作快捷。
三、杠杆的类别及应用
3.等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂的杠杆
F1
F2
l1
l2
O
由F1l1=F2l2得
当l1=l2
得F1=F2
特点:
不费力,不省距离 ,不费距离。
三、杠杆的类别及应用
1.(2021·深圳)下列杠杆中属于费力杠杆的是( )
B
2.如图,工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头,使用此硬棒( )
A.省力且省距离 B.省力但费距离
C.费力且费距离 D.费力但省距离
B
3.“节约用水,人人有责”,应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆,O为支点,F为阻力。分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头,其中用力最小的是( )
A.a B.b C.c D.d
B
4.如图为工地搬运砖头的独轮车,人抬起车把时,车体可以看成一个杠杆。下列说法正确的是( )
A.手握的位置靠近把手末端时更费力
B.砖头的位置远离车轮时抬起更省力
C.轮子的中心是杠杆的支点
D.图中拉力F大于重力G
C
5.小华用钓鱼竿钓起重为15 N的鱼,如图所示,OA=0.4 m,OB=2 m,下列说法正确的是( )
A.钓鱼竿是个费力杠杆
B.用钓鱼竿钓鱼费距离
C.手对鱼竿的拉力F1小于75 N
D.手对鱼竿的拉力F1的大小为3 N
A
杠杆的类别与应用
省力杠杆
l1 >l2 ,F1< F2
费力杠杆
l1 <l2 ,F1> F2
等臂杠杆
l1 =l2 , F1= F2
杠杆及其平衡条件
杠杆
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆
支 点(O)
动 力(F1)
阻 力(F2)
动力臂(l1)
阻力臂(l2)
杠杆的五要素
杠杆的平衡条件
F1l1=F2l2
简单机械
课堂小结