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12.1 杠杆
(第1课时)
这些工具在使用时,有什么共同特点?
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆。
一、杠杆的概念:
共同特点:
有力的作用
绕固定点转动
硬棒
核桃夹
筷子
剪刀
塔吊
杆秤
生活中的杠杆
杠杆的五要素
动力F1
支点O
阻力F2
l1
l2
┘
┌
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 到动力作用线F1的距离l1。
阻力臂:从支点O 到阻力F2作用线的距离l2。
力臂的作法
动力
阻力
o
支点
l1
l2
1.找出支点O
2.沿力的方向作出力的作用线
3.从支点向力的作用线作垂线,并标出垂直符号。
练一练:分别画出下列动力和阻力的动力臂和阻力臂。
卖蔬菜的阿姨抓着杆秤处于静止时才读出蔬菜的质量。
杠杆平衡指的是什么?
杠杆平衡:当杠杆在动力和阻力作用下静止时,我们就说杠杆平衡了。
杠杆的平衡
杠杆的平衡条件:
问题:杠杆在满足什么条件时才会平衡?
杠杆、钩码、铁架台
器材:
测量的物理量:
力、
力臂
猜想1:
猜想2:
猜想3:
猜想4:
F1/L1=F2/L2
F1+L1=F2+L2
F1–L1=F2–L2
F1 · L1=F2 · L2
探究杠杆的平衡条件
实验前使杠杆在水平位置静止时达到平衡状态该如何操作?
可以通过调节杠杆两端平衡螺母,左偏右移。
A
B
A、B两图中的杠杆处于静止状态,实验时采用哪幅图?为什么?
讨论:
实验时,使杠杆在水平位置平衡,便于在杠杆上直接读出力臂的大小。
实验中:
l2
l2
l2
l2
1、调节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,使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
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
【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
2
3
……
探究杠杆的平衡条件
杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
杠杆的平衡条件
阿基米德:给我一个支点,一根足够长的杆,我就能撬起整个地球
由杠杆的平衡条件 得:
当阻力×阻力臂的积一定时,动力臂L1越长,动力F1越小
一位物理老师仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(如图).测量时用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆.吊钩固定点O为支点,弹簧测力计的示数为F1,测出的大象质量约为4.5t.不计槽钢和铁笼的质量,g=10N/kg.若测得动力臂L1为9m,阻力臂L2为7cm,则弹簧测力计的示数F1约为多少?
杠杆的应用
O
l1=9m
l2=7cm
F1=200N
F2
杠杆的平衡条件应用
例题:
由F1l1=F2l2 得:
解:
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×9m
0.07m
=2.57×104N
m
=
F2
g
=
10N·kg-1
2.57×104N
=2.57×103kg=2.57t
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
杠杆的概念
杠杆平衡的条件
3.练习
l1=3l2,F1是F2的___倍。
F1:F2=2:5,l1:l2=____。
l1:l2=4:3,F2=60 N,F1=___。
F1=15 N,F2=75 N,l1=15 cm,l2=___。
三、生活中的杠杆:
请仔细观察,利用撬棒撬石头时,它的动力臂和阻力臂,哪个更长呢?我们在使用时,是省力了?还是费力了呢?
F1
F2
l1
l2
o
1.省力杠杆:
动力臂大于阻力臂,动力小于阻力。
在生活中,你还发现了哪些工具是省力杠杆?
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?
o
使用费力的杠杆,有什么好处呢?
请注意观察,赛艇的船浆在划水时,它的动力臂和阻力臂,哪个更长呢?我们在使用时,是省力了?还是费力了呢?
2.费力杠杆:
动力臂小于阻力臂,动力大于阻力。
在生活中,你还发现了哪些工具是费力杠杆?
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。
3.等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂,动力等于阻力。
物理实验室中,我们使用的天平就是等臂杠杆。
托盘天平
物理天平
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
2.小阳同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时,他把杠杆挂在支架上,发现左端向下倾斜。
(1)若使杠杆在 位置平衡,需把平衡螺母向
端调节。
(2)如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码,则在B处要挂 个同样的钩码,杠杆才能重新位置平衡。
(3)若在C处挂6 N的钩码,用弹簧测力计作用在B点,要使杠杆在水平位置平衡,最小拉力的方向应该 ,此时弹簧测力计的示数为 。
水平
右
2
O
A
C
B
竖直向上
2 N
3.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
4.一根粗细均匀的木棒重500 N,一头着地,求:抬起另一端所需最小的力有多大?