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第十二章
简单机械
第1节
杠杆
一根硬棒,在力的作用下能绕着
固定点转动,这根硬棒就是
。
杠杆
注:硬棒可以是各种形状的。
起子
这些工具是杠杆吗
?
钳子
鱼杆
天平
杆秤
这些工具是杠杆吗
?
L1
L2
支点
杠杆绕着转动的固定点,用O表示。
动力
使杠杆转动的力,用F1表示。
动力臂
从支点到动力作用线的距离,用L1表示。
阻力
阻碍杠杆转动的力,用F2表示。
阻力臂
从支点到阻力作用线的距离,用L2表示。
杠杆五要素:
支点(O):
动力(F1):
阻力(F2):
动力臂(L1):
阻力臂(L2):
力的作用线:过力的作用点,沿力的方向的直线。
杠杆绕着转动的点。
杠杆五要素
使杠杆转动的力。
阻碍杠杆转动的力。
从支点到动力作用线的垂直距离。
从支点到阻力作用线的垂直距离。
(1)辨认杠杆;
(2)先找支点O;
(3)过力的作用点沿力的方向画出力的作用线;
(4)作从支点到力的作用线的垂线段。
画力臂的方法
F1
F2
L1
L2
F1
F2
L1
L2
O
试着画出各力和力臂
L2
L1
画出图中各力的力臂
(1)找出支点的位置
(3)从支点作动力、阻力
作用线的垂线
(2)确定动力、阻力
作用线
(4)标垂足,定力臂
画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
L1
L2
F1
F2
L1
O
L2
O
想一想
提问:什么是力臂?
回答:力臂是支点到力的作用线的垂直距离。
思考讨论:
1
力臂是一定在杠杆上吗?
2.若一力作用在杠杆上,作用点不变,但
作用方向改变,力臂是否改变?
答:不是
答:要改变
F2
F1
L2
L1
杠杆平衡:
当杠杆在动力和阻力的作用下静止或作缓慢的匀速转动时,就说杠杆平衡。
(1)
提出问题:
杠杆平衡时,动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2之间存在着怎样的关系?
(2)猜想与假设:
假设1:
假设2:
假设3:
假设4:
F1+L1=F2+L2
F1–L1=F2–L2
F1/L1=F2/L2
F1
·
L1=F2
·
L2
2.
杠杆的平衡条件
还有其他假设吗?
F12+L12=F22+L22
F13+L13=F23+L23
……
(3)
制定计划与设计实验:
①
调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
螺母
螺母
(4)
进行实验:
杠杆向右偏,则将平衡螺母往左调。
杠杆向左偏,则将平衡螺母往右调。
②
在杠杆两边挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡。然后把实验数据填入表中。
F2
F1
L2
L1
③
改变力和力臂的数值,再做两次实验,把实验数据填入表中。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
3
杠杆的平衡条件是:
(5)
得出结论:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
或写作:
F1L1=
F2L2
即:杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积。
杠杆两端可调节的平衡螺母,起什么作用?
为什么要求杠杆静止时,在水平位置?
平衡螺母调节杠杆自身的平衡。
力臂的数值在杠杆上可以直接读出或量出。
(6)交流与合作:
挂钩码后,能不能再调节平衡螺母?
不能。
实验过程为什么要做多次实验?
实验结束,如何对数据进行处理?
防止由于一次实验数据带来的偶然性的偏差。
针对猜想用数学方法进行验证。
(6)交流与合作:
杠杆平衡后动力和阻力是两边钩码的重力吗?
只是大小等于重力,作用点应该在杠杆上。
1.
杠杆的概念:
2.
杠杆的五要素:
小结?
3.
探究杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
或写作:
F1L1=
F2L2
巩固练习?
1.
力臂是一定在杠杆上吗?
答:不是。
F1
F2
L1
L2
3.
若力作用在杠杆上,作用点不变,但作用方向改变,力臂是否改变?
答:改变。
F1
O
L1
L2
F2
F1
F2
动力臂L1
阻力臂L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
〉L2
∴F1〈
F2
这是省力杠杆
三、杠杆的应用
省力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
〈
L2
∴F1
〉
F2
这是费力杠杆
费力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
由
F1L1=F2L2
∵L1
=
L2
∴F1
=
F2
这是等臂杠杆
不省力,也不省距离
三类杠杆的对比
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
概念
动力臂大于阻力臂的杠杆
动力臂小于阻力臂的杠杆
动力臂小于阻力臂的杠杆
特点
省了力,但费了距离
费了力,但省了距离
不省力也不费力
实例
撬棒、铡刀、瓶起子、
镊子、理发剪刀
钓鱼竿
天平
一、杠杆及有关杠杆的几个概念
支点:杠杆绕着转动的点(O点)
动力:使杠杆转动的力(F1)
阻力:阻碍杠杆转动的力(F2)
动力臂:从支点到动力作用线的距离(L1)
阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(L2)
二、杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2或
杠杆定义
三、杠杆的应用
1、各式各样的剪刀都是一对对杠杆,要剪开较硬的物体,使用哪种剪刀最合适(
)?????????????????????????
B
小练习
2、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图,下列说法中正确的是
(
)
A.两杠杆均为省力杠杆
B.两杠杆均为费力杠杆
C.ABC为省力杠杆
D.A'B’C’为省力杠杆
C