(共24张PPT)
第1节 杠杆
第十二章 简单机械
第1课时 认识杠杆及其平衡条件
一、杠杆的认识
人类很早以前就学会使用杠杆了,如图中利用木棒搬动巨大木料的情景。
仔细观察这几幅图,它们使用时有什么共同特征。
Part one
认识杠杆
如图,一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆。
杠杆的五要素
支点:杠杆可以绕其转动的点O
动力:使杠杆转动的力F1
阻力:阻碍杠杆转动的力F2
动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离l1
阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离l2
F1
F2
O
1.确定支点、动力、阻力
2.画出动力和阻力的作用线
3.画出支点到力的作用线的距离即为力臂
如何寻找力臂 ?
一找点 二画线 三做垂线段
(力的作用线)
动力臂
阻力臂
动力
阻力
(力的作用线)
o
支点
杠杆“五要素”
F1
O
L1
L2
F3
F2
L3
二、杠杆的平衡条件
在使用杠杆中,杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。
所谓杠杆平衡:
杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动。
思考
杠杆在满足什么条件时才会平衡?
【所需器材】
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。
实验注意事项:
【实验步骤】
①把质量分布均匀的杠杆的中点
作为支点(目的是消除杠杆自
重的影响),调节平衡螺母,
使杠杆在水平位置平衡。
②杠杆两端挂上不同数量的钩码,
移动钩码的位置,使杠杆重新
在水平平衡(目的是保证力臂沿杠杆,便于测量力臂)。
将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
③改变阻力和阻力臂的大小,
相应调节动力和动力臂的大小,
再做几次实验。
【实验步骤】
④在杠杆的一侧挂上钩码作为动力,
在杠杆同侧用弹簧测力计施加阻力
拉住杠杆的办法使杠杆水平平衡。
将动力F1、阻力F2、动力臂l1、
阻力臂l2记录在表格中。
F1
l1
F2
l2
【分析数据】
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 3 2 2 3
2 4 2 4 2
3 4 2 2 4
……
【实验结论】
实验结果表明,杠杆的平衡条件是
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
或写为
(1)实验前杠杆如图所示,为使杠杆处在 平衡状态,应将螺母B向_____(选填“左”或“右”)调.
如图所示,利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件.
水平
右
(2)记录实验数据的表格如下表,请将表头栏目、实验所记录的数据补充完整.
实验序号 ①______ _______ 动力臂l1/m 阻力F2/N ②______
_______
1 2 0.3 3 0.2
2 4 0.4 8 ③___
2 5 ④___ 6 0.25
动力
F1/N
阻力臂
l2/m
0.2
0.3
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?
观察思考
羊角锤
瓶盖起子
杠杆是最简单的机械之一
三类杠杆:若l1>l2,则F1F2若l1=l2,则F1F2若l1<l2,则F1F2>省力杠杆等臂杠杆费力杠杆=<小结:判断杠杆的类型,实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。三、杠杆的分类2.杠杆概念的理解:
(1)作为杠杆的物体可以是直的,也可以是弯的。即杠杆可以是各种各样的形状。
(3)力臂不一定在杠杆上,当力的作用线不垂直于杠杆时,力臂与杠杆不重合。力臂包含了力的作用点和力的方向两个要素
(2)支点一定在杠杆上,动力和阻力可以在支点两侧,也可在支点同侧。作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的,动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,但动力和阻力的方向不一定相反。
例: 据《杭州日报》报道2001年6月22日,在杭州动物园内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。若不计钢槽及铁笼的质量,请你估算大象的质量。g取10N/kg
O
F1
F2
l2
l1
解: 人通过弹簧测力计对杠杆的拉力为动力F1=200N,动力臂l1=9m;不计槽钢和铁笼的质量,则大象对杠杆的拉力为阻力F2 ,它等于大象所受的重力G,阻力臂l2=6cm=0.06m。
根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,有
O
F1
F2
l2
l1
大象的质量
大象的质量为3t.
课堂小结
一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆。
F1l1=F2l2
动力×动力臂=阻力×阻力臂
1.杠杆的概念
2.杠杆平衡的条件
3.杠杆的分类