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第十二章
第一节杠杆
简单机械和功
第一节
杠杆
置疑:古猿要把大石块移动,用木棍捅石块捅不动,谁能想法帮帮它?
置疑:古猿用的木棍是杠杆吗?
这些能给我们提供某些方便的工具都称为机械
它们都是杠杆,有什么共同特点?
1、定义:在力的作用下能绕固定点转动的硬棒就是杠杆。
注意:硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状.
撬棒在撬石头的过程中时怎么样运动的?
2、杠杆的五要素:
1、支点(O):杠杆绕着转动的点。
2、动力(F1)
:使杠杆转动的力。
3、阻力(F2)
:阻碍杠杆转动的力。
4、动力臂(L1)
:从支点到动力作用线的距离。
5、阻力臂(L2)
:从支点到阻力作用线的距离。
a力的作用线:通过力的作用点,沿力的方向所画的一条直线。
b距离:点到直线的垂线段的长度。
(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”
(1)先确定杠杆的支点O和画动力、阻力的方向。
(2)过力的作用点沿力的方向画出力的作用线
(注意:
画的时候要用虚线将力的作用线延长。)
(3)用实线或虚线作从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,则从支点到垂足的距离就是力臂。
(4)最后用大括号勾出力臂,并在旁边写上字母L1或L2。
画力臂的方法是:
1、如图所示:杠杆可绕P点转动,画出两个力的力臂。
L2
O
L1
G
F
1.杠杆的平衡是指什么?
2.在研究杠杆的平衡时,我们为什么要使杠杆在水平位置平衡呢?
想一想
杠杆在动力和阻力作用下,保持静止或匀速转动状态时,杠杆是平衡的。
静止包括水平静止和倾斜静止。
为了便于直接得到力臂的值.
器材:
杠杆、铁架台、钩码、弹簧秤
实验目的:研究杠杆的平衡条件
为什么要调节到水平位置静止呢?
0.49牛
为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小。
先请同学们调节杠杆本身的平衡
将杠杆调节到水平位置静止再计算出一个钩码的重力:G=___________
实验一
:在杠杆两端挂等量的钩码
(右阻左动)
实验记录:
0.98
0.98
0.1
0.1
实验二:在杠杆两端挂不等量的钩码
(右阻左动)
实验记录:
0.49
0.98
0.2
0.1
实验三:用弹簧秤向上拉杠杆,弹簧秤的作用为动力。
实验记录:
0.98
0.5
0.1
0.2
实验四:用弹簧秤向上拉杠杆,弹簧秤的作用为阻力。
实验记录:
2
0.98
0.1
0.2
综合上述实验数据:
结论:
杠杆的平衡条件是
动力×动力臂=阻力×阻力臂
即:F1L1=F2L2
影片
例题1:如图,一轻质杆OA一端固定在竖直墙上,可绕O点转动,已知0A=0.3m,OB=0.2m,在A点处悬挂一重物G,质量为2kg,若在B处施一竖直向上的拉力F,使杠杆在水平线上平衡,此时拉力F为多少?
B
A
O
F
例题2、如图所示:杠杆挂上砝码恰好平衡,每个砝码质量相同,在下列各情况下杠杆还能保持平衡的是
(
)
A、左右砝码各向支点移一格
B、左右砝码各增加二个
C、左右砝码各减少一个
D、左右砝码各减少一半
D
O
例题3:如图:OB=2BA,物体重为60N,不计杠杆自身重力,绳与杆的夹角为30℃,则绳的拉力为多少?
O
B
A
例题4:如图所示,杠杆上标有刻度,GB=5N,GA=8N,杠杆水平平衡时,A物体对杠杆的拉力是多少牛顿?此时A物体受到地面对它的支持力为多少?
A
B
可见:
杠杆可分为三类:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆
设:动力为F1,阻力为F2
根据杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2
若:L1>L2,则有F1即动力小于阻力
为省力杠杆
若:L1F2
即动力大于阻力
为费力杠杆
若:L1=L2,则有F1=F2
即动力等于阻力
为等臂杠杆
F1
F2
动力臂L1
阻力臂L2
O
由
F1L1=F2L2
∵L1
〉L2
∴F1〈
F2
这是省力杠杆
省力杠杆
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
O
F2
F1
A
B
F2
F1
A’
B’
可见,省力杠杆虽然省力,但费了距离
省力杠杆的特点
省力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由
F1L1=F2L2
∵L1
〈
L2
∴F1
〉
F2
这是费力杠杆
费力杠杆
F2
F1
h
S=4h
A’
B’
A
B
F2
F1
O
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
h
S=4h
可见,费力杠杆虽然费了力,但可以省距离
费力杠杆的特点
费力杠杆
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由
F1L1=F2L2
∵L1
=
L2
∴F1
=
F2
这是省力杠杆
等臂杠杆不省力,也不省距离
等臂杠杆的特点
小结
省力杠杆的特点
A、动力臂大于阻力臂
B、省力但是费距离
费力杠杆的特点
A、动力臂小于阻力臂
B、费力但是省距离
等臂杠杆的特点
A、动力臂等于阻力臂
B、不省力也不省距离
在支点和动力作用点确定的情况下,沿与支点和力的作用点的连线垂直的方向用力,力臂是最长的,力是最省的。
F1=G
l1
在球上施加最小的力使球对地面压力刚好为零,求力的方向?
红颜色的箭头表示最小力的方向
当F1L1>F2L2时,向F1方向转动
当F1L11、如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中的动力F
(
)
A、变大
B、变小
C、不变
D、先变大后变小
O
G
F
A
B
F
B
2、一个已经平衡的杠杆,两端挂有40N和50N的重物,当将两边同时都增挂5N重物时,杠杆应
(
)
A、仍平衡
B、挂40N的一端下沉
C、挂50N的一端下沉
D、无法判断
B
B
3、将体积相同的铜块和铁块,分别挂在杠杆的两端,如图所示,调节杠杆使杠杆处于平衡状态,若将两金属块同时浸没在水中时,则杠杆将(
)
A、仍保持平衡
B、失去平衡,A端下降
C、失去平衡,B端下降
D、无法判断
杠杆
1、定义:
2、杠杆的五要素:
3、杠杆的平衡条件:
4、分类:
5、判断杠杆向哪边下倾的方法
1、杠杆平衡是必须满足的条件是
。为了省力应将支点靠近
力,以便减少
。
2、已知杠杆的动力臂和阻力臂之比为3:1,要使杠杆平衡,动力应是阻力的
,若动力是100N,则阻力是
。
3、下列说法正确的是
(
)
A、使用杠杆就是为了省力
B、使用杠杆就是为了省距离
C、使用杠杆既为了省力也为了省距离
D、以上说法都不对
4、关于简单机械,下列说法正确的是
(
)
A、镊子是省力杠杆
B、天平是一个费力杠杆
C、理发剪刀是费力杠杆
D、老虎钳是等臂杠杆
F1L1=F2L2
阻
阻力臂
1:3
300N
D
C
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