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第十二章
简单机械
给我一根足够长的杠杆
我就能撬动地球
阿基米德的豪言壮语
至今在我们的耳边回响
知识就是力量
真理就是这样——
朴实无华
造福人类
12.1
杠杆
12.2
滑轮
12.3
机械效率
杠杆
第12-1节
定义:在力的作用下能够绕着固定点转动的硬棒。
杠杆不一定是直的,也可以是弯的。
杠杆
成为杠杆的条件:
能绕某固定点转动
要有力的作用
杠杆五要素
两力臂:动力臂、阻力臂
使杠杆可以转动的力叫动力,如图F1;
阻碍杠杆转动的力叫阻力,如图F2;
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。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离,如L1
阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离,如L2
支点就是杠杆可以绕着转动的点。如点0
一点:支点
二力:动力、阻力
阻力和动力的方向
阻力和动力的方向不一定相反,但是动力和阻力使杠杆转动的方向相反。
一句话:不能让杠杆转圈。
F1
F2
F1
F2
0
0
杠杆力臂的画法
第1步:找点。先找支点O和力的作用点;
第2步:画线。画出力的作用线;
第3步:作垂线。
从支点O向力的作用线作垂线。支点到垂足的距离就是力臂,并标明。
3步
如图所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥AB,AC⊥OB。线段
表示力F的力臂。(选填OA、AC、AB或OB)
OA
如图所示,用螺丝刀翘图钉,O为支点,请画出动力F1的力臂及阻力的示意图。
L1
∟
F2
F1
L2
F1
F2
O
l
1
l
2
羊角锤拔钉子
0
F2
F1
l2
l1
自行车手闸
F1
L1
F2
L2
0
起瓶器
O
F1
F2
l
1
l
2
0
F1
F2
o
l
1
l
2
杠杆在动力和阻力作用下静止,杠杆就处于平衡。
杠杆平衡
探究杠杆的平衡条件
调节平衡螺母,使杠杆水平静止。
目的1:便于直接测量力臂。
调节方法跟天平一样,哪边高往哪调。
平衡螺母
平衡螺母
目的2:消除杠杆自身重力对杠杆的影响。
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记录到表格中。
=
或
=
在杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
杠杆平衡条件
(杠杆原理)
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=
=
或
=
5:2
45N
3cm
如图所示,杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将( )
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
B
如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断正确的是( )
A.杠杆仍能平衡
B.杠杆不能平衡,左端下沉
C.杠杆不能平衡,右端下沉
D.无法判断
C
如图所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=BO,不计杠杆重力,则m1、m2的关系为( )
A.m1>m2
B.m1<m2
C.m1=m2
D.无法判断
B
省力杠杆
F2
F1
0
L2
L1
钳子、剪树枝剪刀、铡刀、起瓶器、
动滑轮、独轮车
动力臂>阻力臂
特点:省力费距离
F1
F2
0
L1
L2
费力杠杆
筷子、镊子、钓鱼竿、人的前臂、裁缝剪刀、船桨、扫帚
动力臂<阻力臂
特点:费力省距离
F1
F2
0
L1=R
L2=R
等臂杠杆
天平、定滑轮
动力臂=阻力臂
特点:不省不费
动力臂>阻力臂,省力杠杆,
动力臂<阻力臂,费力杠杆。
动力臂=阻力臂,等臂杠杆。
省力?费力?看力臂长短。
杠杆的分类
杠杆的平衡条件:=
杠杆种类
力臂关系
力的关系
距离关系
举例
省力杠杆
省力
费距离
开瓶器、扳手
费力杠杆
费力
省距离
镊子、筷子、钓鱼竿
等臂杠杆
不省不费
不省不费
天平
杠杆ABC是省力杠杆
杠杆OBD是费力杠杆
杠杆OED是费力杠杆
A
B
C
D
E
0
A
B
C
F1
F2
0
B
D
F1
F2
0
E
D
F1
F2
指甲刀有3个杠杆
上1省,下2费
如图所示,下列工具在使用中属于省力杠杆的是( )
C
工人师傅用独轮车搬运砖块,车和砖块所受的总重力G=1200N,有关尺寸如图所示,工人师傅推车时,人手向上的力F的大小是( )
A.360N
B.400N
C.600N
D.1200N
G=1200N
F
0.6m
0.3m
B
如图所示,杠杆的支点O,在A端加一个动力(图中未画出),使杠杆在水平位置平衡,则杠杆( )
A.一定省力
B.一定费力
C.不省力也不费力
D.以上三种情况均有可能
D
A
B
0
A
B
0
F
A
B
0
F
A
B
0
F
如图所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起时,桌腿A没有滑动。请在C点画出这个力的示意图,并标出它的力臂
有思路吗?
寻找最小动力的方法
根据杠杆平衡条件:=,
动力臂越大,动力越小。
寻找最小动力,必须先找到最大的动力臂。
寻找最大动力臂
当动力作用点确定后,支点到动力作用点的距离即为最大动力臂。
画动力臂垂线,标出最小动力方向
找到最大动力臂之后,过作用点作动力臂的垂线。
如图所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起时,桌腿A没有滑动。请在C点画出这个力的示意图,并标出它的动力臂
支点
力的作用点
F
如图所示,轻质杠杆OA能绕O点转动,请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)。
A
0
G
F
注意动力的方向
谢谢
F1
F2
o
L1=2R
L2=R
省力杠杆