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1、1,第十二章 简单机械第1节 杠杆,给我一个支点和一根足够长的棍，我就能撬起整个地球. -阿基米德,拔图钉,木板上钉了一只图钉，你能用手把他拔出来吗？请选用下图中的工具把图钉从木板中拔出来。,起子,羊角锤,瓶起子,？,有力的作用,绕一固定点转动,硬棒,一、杠杆:将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称做杠杆,共同特点,1、满足杠杆的条件（两个）：,（1）要有力的作用,（2）能绕某固定点转动,2、说明： 杠杆的形状可以是直的，也可以是弯曲的，但必须是硬的，即使用时不变形。,这些用具是杠杆吗？,钢丝钳 杆秤 瓶盖起子道钉撬 火钳 独轮车,知识预备： 画出以下各图中点O到线AB的距离,L1,L2,
2、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。,有关杠杆的几个名词,支点O：杠杆绕着转动的点,动力F1：使杠杆转动的力,阻力F2：阻碍杠杆转动的力,动力臂l1：从支点到动力作用线的垂直距离,阻力臂l2：从支点到阻力作用线的垂直距离,3、杠杆的五要素,注：力臂是从支点到力的作用线的距离，而不是支点到作用点的距离,4、力臂的作法,1)找出支点O,2)沿力的方向作出力的作用线,通过力的作用点沿力的方向所引的直线，叫做力的作用线。,3)从支点向
3、力的作用线作垂线，并标出垂直符号垂线两端加箭头，并标出动力臂的长度l1、阻力臂的长度l2。,力臂的画法，可以用下面简单的顺口溜记住：一找点，二画线；三作垂线段,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,一找点，二画线；三作垂线段,F1,F2,L1,L2,O,画出各力和力臂,一找点，二画线；三作垂线段,支点O,动力臂l1,阻力臂l2,动力F1,阻力F2,力臂的作法,一找点，二画线；三作垂线段,画出图中杠杆各力的力臂,F1,F2,L1,L2,F1,F2,L1,O,L2,O,一找点，二画线；三作垂线段
4、,1.找支点,2.作力的作用线,3.作力臂,杠杆示意图的作法,O,F1,F2,l1,l2,一找点，二画线；三作垂线段,杠杆示意图的作法,l1,F1,l2,F2,o,一找点，二画线；三作垂线段,杠杆示意图的作法,l1,F1,l2,F2,F2,O,F1,l2,l1,O,l1,F,杠杆示意图的作法,F1,O,O,F1,F2,F2,l1,l2,l2,l1,注：1、力的作用点一定在杠杆上。2、力的作用线和力臂垂直。3、动力和阻力的作用效果是相反的。,如图所示，一个绕O点转动的杠杆，已知阻力F2的方向，以及动力 F1的力臂l1 ，在图中作出阻力F2的力臂l2以及动力F1的示意图。,F2,O,F1,l2,l
5、1,如图所示，一个绕O点转动的杠杆，已知动力F1的方向，以及阻力 F2的力臂l2 ，在图中作出阻力F2以及动力F1的力臂。,L2,L1,F2,O,F1,F2,O,F1,l2,l1,如图所示，一个绕O点转动的杠杆，动力臂l1及阻力臂l2 ，在图中作出阻力F2以及动力F1的示意图,二、探究杠杆的平衡条件,静止或缓慢的匀速圆周转动。,1、杠杆的平衡状态：,【活动】,杠杆满足什么条件才能处于平衡状态呢？,力大则对应力臂要小，力小则对应力臂要大,体重不同的两人能不能让跷跷板稳定下来？,【思考】,【猜想】,实验设计,杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台,探究杠杆的平衡条件,器材:,测量的物理量:,力、力臂,讨论
6、： 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？,1）实验时，使杠杆在水平位置平衡，目的：便于在杠杆上直接读出力臂的大小。消除杠杆自重对实验的影响,F1,F1,F2,F2,思考与讨论,2） 杠杆两端装有两只可以调节的螺母，作用是调节杠杆使杠杆在水平位置平衡。,调节方法：左高左轻向左调 右高右轻向右调,探究杠杆的平衡条件,3）实验步骤：,1.调节杠杆在水平位置平衡。,2.在杠杆的左侧挂上适量的钩码，用弹簧测力计在竖直方向上拉，使杠杆在水平位置平衡，记下弹簧测力计示数。,3.改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三组数据。,4、进行实验与收集证据,实验表格,杠杆的平衡条件（杠杆原理
7、）：动力 X 动力臂阻力 X 阻力臂,用字母表示为: F1L1=F2L2或,结论：当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一,5、分析与论证：,2、杠杆的平衡条件（杠杆原理）,交流与评估：,1、若弹簧测力计不再竖直方向上拉会怎么样？,无法直接从杠杆上读出力臂的大小（此时l1OA),c,B,A,寻找杠杆平衡的普遍性规律,避免偶然性,2、为何需要记录多组数据,这样做的目的是什么？,F1,F2,动力臂L1,阻力臂L2,由 F1L1=F2L2 L1 L2 F1 F2这是省力杠杆,三、杠杆的分类,1、省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆,h,S=4h,省力，费距离,省力杠杆的特点,举例生活中
8、省力杠杆（4种以上）？,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,2、费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆,S=h/4,h,费力，省距离,费力杠杆的特点,举例？,费力杠杆,F2,F1,动力臂L1,阻力臂L2,由 F1L1=F2L2L1 = L2F1 = F2这是等臂杠杆,不省力，也不省距离,等臂杠杆的特点,3:等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,将下列杠杆分类,省力杠杆,费力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,费力杠杆,注：,判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小,F2,F1,l2,l1,F2,F1,l2,l1,四、杠杆的应用
9、,杠杆的应用,杠杆的应用,汲水的桔槔,古代的杠杆,五、杠杆原理的应用,1、平衡要素的计算,方法,1、合理构建模型，明确平衡要素,3、注意单位统一，规范解题过程,2、对应杠杆原理，落实公式变形,一根杠杆AB长1m，支点距B端0.4m，现如图所示在A端挂一个重200N的物体G1，若要使杠杆平衡，则要在B端挂一多重的物体G2？,解：根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知F1=G1=200N L1=1m 0.4m=0.6m F2=G2 L2=0.4m,所以G1L1=G2 L2200N0.6m=G2O.4m 解得：G2=300N,A,O,B,如图，秤砣的质量为0.5kg，OA=1/4OB,则该秤最多能称
10、多少千克的物体？（秤杆重忽略不计）,解：根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知F1=G1=m砣g L1=OB F2=G2=m物g L2=OA= OB,所以m砣gL1=m物g L20.5Kg9.8N/KgOB=m物9.8N/Kg OB 解得：m物=2Kg,怎么分呀？,哈哈我知道！,O,F1G1,F2G2,l1,l2,G1G2,即G1l1 G2l2,又l1l2,F1l1 F2l2,五、杠杆原理的应用,如图，质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的，0为支点，杠杆两边所挂的每一个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡。在下列情况下，杠杆仍在水平位置保持平衡的是（ ）A两边都减少一个钩码B两边的钩码下各加
11、挂一个 相同的钩码C左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格D右边加挂一个相同钩码，左边钩码同时向左移一格,F1l1F2l2,F1l1F2l2,2、动态平衡的分析,在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，如图，则：,左右力臂L1:L2=_?,在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码，杠杆_（填“能或不能”）平衡？ _边下降?,1：2,不能,右,动态平衡的分析,若想使下图中杠杆再次水平平衡，可在 _边的钩码下再挂 _ 个钩码？,左,1,若使再次平衡的杠杆两边同时去掉一个钩码，则 _ 边将下降，,-“极端判断法”,左,一根均匀铜丝，在中点处支住它刚好平衡，现将其右端从中
12、对折起来，如图所示，则杠杆 A) 仍平衡； B)左端下降； C)右端下降； D)无法判断。,动态平衡的分析,图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F与A端重力G相比（ ）A. F=G；B. F G；C. F G；D. 无法比较。,A,B,C,D,动态平衡的分析,图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F与A端重力G相比（ ）A. F=G；B. F G；C. F G；D. 无法比较。,提示：先画出力臂，再进行判断,C,如图所示，一个轻质杠杆可绕轴O转动，在直杆 的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F， 将直杆从右下位置慢慢抬起到水平位置过程中， 力F大小的变化情况是 ( )
13、 A.一直增大 B.一直减小 C.保持不变 D.无法确定,F始终与杆垂直,F始终沿水平方向,F始终沿竖直方向,动态平衡的分析,如图所示,在一个轻质杠杆 的中点挂一重物,在杆的另 一端施加一个动力F，使杠 杆保持平衡,然后向右转动 F至水平方向，这一过程中 F变化情况是 ( ) A.一直增大 B.一直减小 C.先变小后变大 D.先变大后变小,思考：如何确定出使杠杆平衡的最小动力呢？,动态平衡的分析,五、杠杆原理的应用,3、最小动力的确定,【方法】,2、过动力作用点作最大动力臂的垂线为动力作用线,1、连线支点和动力作用点为最大动力臂,3、根据“顺逆原则”确定动力方向,画出在起钉时在A点所用的最小力
14、F,O,A,F,O,F,注意：当没给出动力作用点时，在杠杆上找到离支点最远的点做动力作用点，支点和该点的连线为最大动力臂,G,F1,O,l1,画出在A点撬动石块的最小力F及其力臂,O,A,l,F,O,A,l,F,如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块。若撬棒C点受到石块的压力是1500牛，且AB=1.5米，BC=0.3米、CD=0.2米，则要撬动该石块所用的力最小应为（ ） A、500牛 B、300牛 C、200牛 D、150牛,D,画出使轻质杠杆在图示位置保持平衡的最小的力F的示意图,为了搬运方便，需要将盛满满油的圆柱形铁桶推倒。铁桶高80cm，底面直径是60cm，重490N，重心在O点。推倒该铁桶至少要用多大的力？请在图中画出这个力。,80cm,剖面图,l1,G=490N,A,B,B,C,F,l2,60cm,如图所示AOB为轻质杠杆，B端挂重物G，A端分别作用四个方向力时，杠杆都能在图示位置平衡。则四个力中最小的是_.,
