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为什么杆秤稳定时可以读出物体的质量?
杠杆
第二课时
第五章 简单机械与功
杆秤处于杠杆平衡状态
什么是杠杆平衡?
回忆:什么是平衡状态?
匀速直线运动
杠杆平衡:是指杠杆在动力和阻力的作用下
处于静止或匀速转动状态
一个杠杆
静止
什么情况下杠杆会平衡?
回忆:杠杆的五要素
探究杠杆平衡时动力、阻力、
动力臂、阻力臂之间的关系。
实验:
探究杠杆平衡时动力、阻力、动力臂、阻力臂之间的关系。
结合支点位置,对杠杆进行受力分析,
如何能够使杠杆静止?
实验思路:
实验中的杠杆应处于何种状态?
应处于静止状态。匀速转动不好控制或观察。
当杠杆自身重力通过支点时,杠杆处于静止。
此时可以忽略杠杆自身重力对后续实验的影响。
实验步骤
1.将杠杆放在水平桌面上,调节 使杠杆水平平衡
平衡螺母
平衡螺母
为什么要水平平衡?
重物
F
水平平衡
L
力臂在杠杆上
杠杆上有刻度
方便读数
倾斜平衡
重物
F
L
不方便读数
2.用弹簧测力计测出一个钩码的重力
0.5N
3.将不同的钩码个数组成两个钩码组,分别将两个钩码组悬挂在杠杆上支点两侧,调节位置直至杠杆水平平衡
L1=5cm
L2=10cm
F1=2N
F2=1N
实验步骤
4.算出力的大小,读出对应的力臂填入表格
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1
2
3
4
2N
5cm
1N
10cm
实验记录表格
5.保持力臂不变,改变钩码个数 ,使杠杆重新水平平衡,将对应的力和力臂填入表格
实验步骤
L1=5cm
L2=10cm
F1=1N
F2=0.5N
1N
5cm
0.5N
10cm
6.保持力不变,改变钩码位置,使杠杆重新水平平衡,将对应的力和力臂填入表格
实验步骤
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1
2
3
4
2N
5cm
1N
10cm
实验记录表格
1N
5cm
0.5N
10cm
L1=7cm
L2=14cm
F1=2N
F2=1N
2N
7cm
1N
14cm
7.力和钩码位置都改变,使杠杆重新水平平衡,将对应的力和力臂填入表格
实验步骤
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1
2
3
4
2N
5cm
1N
10cm
实验记录表格
1N
5cm
0.5N
10cm
2N
7cm
1N
14cm
L1=8cm
L2=12cm
F1=1.5N
F2=1N
1.5N
8cm
1N
12cm
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1
2
3
4
2N
5cm
1N
10cm
实验记录表格
1N
5cm
0.5N
10cm
2N
7cm
1N
14cm
1.5N
8cm
1N
12cm
有什么规律?
杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2
动力× 动力臂= 阻力× 阻力臂
多次实验的目的是什么?
寻找普遍规律
根据杠杆平衡公式,你能解释
用剪刀剪硬纸片,分别用刀尖和靠近支点的位置去剪,
近端剪容易,远端剪困难?
剪刀是由两根杠杆组合而成的工具。分析其中一根杠杆,根据F1L1=F2L2,由于使用时L1无法改变,F2近似为不变,当物体距支点较远时,阻力L2臂大,需要的动力F1也变大;反之越小。
发现:杠杆在使用时有些能省力,有些费力。
杠杆的分类:
1.省力杠杆:
2.费力杠杆:
3.等臂杠杆:
三类杠杆的动力、动力臂、阻力、阻力臂有什么特点呢?
F1L1=F2L2
,动力F1小于阻力F2
,动力F1等于阻力F2
,动力F1大于阻力F2
1.省力杠杆:
,动力F1小于阻力F2
动力臂大于阻力臂,动力小于阻力。
思考:我们在使用省力杠杆时,得到了省力的利益,
同时我们又付出了怎样的代价呢?
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。
省力杠杆:省力但费距离。
2.费力杠杆:
,动力F1大于阻力F2
动力臂小于阻力臂,动力大于阻力。
思考:我们在使用费力杠杆时,花费了更多的力,
但是获得了什么?
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。
费力杠杆:费力但省距离。
3.等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂,动力等于阻力。
,动力F1等于阻力F2
思考:等臂杠杆不能省力,能省距离吗?
等臂杠杆不能省距离。
F1
F2
动力作用点移动的距离
阻力作用点移动的距离
等臂杠杆有什么用途?
天平
定滑轮
摩天轮
等臂杠杆可以改变力的方向
多杠杆组合
生活中有些物件也可以由多个杠杆组合合成
指甲钳
O
F1
F2
O
F1
F2
O
F1
F2
F1
O
F2
O
F1
F2
多杠杆组合
生活中有些物件也可以由多个杠杆组合合成
练一练
1.下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.启瓶器
B.切纸铡刀
C.食品夹
D.羊角锤
C
2.仔细观察自行车,分析一下它的哪些部件可以看成杠杆?
车把 省力杠杆
车闸 省力杠杆
脚踏板 省力杠杆
后轮 费力杠杆
练一练
3.室内垃圾桶平时桶盖关闭,使垃圾散发的异味不会飘出,使用时用脚踩踏板,桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定( )
A.桶中只有一个杠杆在起作用,且为省力杠杆
B.桶中只有一个杠杆在起作用,且为费力杠杆
C.桶中有两个杠杆在起作用,且都是省力杠杆
D.桶中有两个杠杆在起作用,一个是省力杠杆,
一个是费力杠杆
练一练
D
4.指甲刀是生活中常用的小工具,如图所示,它包含三个杠杆。下列关于这三个杠杆的说法正确的是( )
A.一个省力杠杆,两个费力杠杆
B.一个费力杠杆,两个省力杠杆
C.三个都是省力杠杆
D.三个都是费力杠杆
练一练
A