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1、第十二章简单机械,第1节杠杆,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一杠杆 1.杠杆:在力的作用下能绕着固定点O转动的硬棒就是杠杆。 2.杠杆的五个要素(如图) (1)支点:杠杆绕着转动的固定点,通常用O表示。 (2)动力:为达到目的而使杠杆转动的力,通常用F1表示。 (3)阻力:阻碍杠杆转动的力,通常用F2表示。 (4)动力臂:从支点到动力作用线的距离叫动力臂,通常用l1表示。 (5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂,通常用l2表示。,知识点一,知识点二,知识点三,拓展归纳 (1)一根硬棒能成为杠杆,不仅要有力的作用,而且必须能绕某固定点转动,缺少任何一个条件,硬棒就不能成为杠杆,例如
2、酒瓶起子在没有使用时,就不能称为杠杆。 (2)动力和阻力是相对的,不论是动力还是阻力,受力物体都是杠杆,作用于杠杆的物体都是施力物体。,3.力臂的关键性概念: (1)支点到力的作用线的垂直距离,千万不能理解为支点到力的作用点的长度。 (2)力臂不一定在杠杆上。 (3)力的作用线通过支点时,力臂为0,力对杠杆不会产生影响。 (4)力臂三要素:大括号(或用|表示)、字母、垂直符号。,知识点一,知识点二,知识点三,例1如图所示的杠杆,请画出杠杆的动力臂和阻力臂。 解析:力臂是支点到力的作用线的距离,因此要先确定支点,然后判断力的方向,再过支点作出力的作用线的垂线,支点到力的作用线的距离,即为所求作的
3、力臂。 答案:如图所示:,知识点一,知识点二,知识点三,知识点二杠杆的平衡条件 1.探究杠杆的平衡条件 探究目的:通过实验了解杠杆的平衡条件 实验器材:杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺 实验步骤: 步骤1:调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。,知识点一,知识点二,知识点三,步骤2:在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码(每一个钩码50 g=0.05 kg,重G=mg=0.05 kg10 N/kg=0.5 N),(假设左端砝码的重力产生的拉力为阻力F2,右端钩码的重力产生的拉力为动力F1)先固定F1大小和动力臂l1的大小,再选择适当的阻力F2,然后移动阻力作用点,改变
4、阻力臂l2大小,直至杠杆再次在水平位置平衡,分别记录下此时动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的数值,并将实验数据记录在表格中。 步骤3:改变动力F1和动力臂l1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂l2,再做几次实验,将实验数据记录在表格中。,知识点一,知识点二,知识点三,2.杠杆平衡的条件 动力动力臂=阻力阻力臂 公式表示F1l1=F2l2 应用平衡条件进行计算时,单位要统一,即力的单位统一,力臂的单位统一。,知识点一,知识点二,知识点三,拓展归纳 探究杠杆平衡条件的注意事项 (1)实验前要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是让杠杆的重力方向通过支点,以消除杠杆的重力对平衡
5、的影响。实验中要调节钩码的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,目的是使力臂刚好等于悬点与支点的距离,便于直接读出力臂。 (2)平衡螺母的调节方向:杠杆哪端高,就向哪端调节(不论哪端螺母都一样)。 (3)实验过程中在调节钩码位置使杠杆平衡时,平衡螺母就不能再调节了。 (4)为了得到一个普遍的规律,避免偶然性,要进行多次实验。,知识点一,知识点二,知识点三,例2在“探究杠杆的平衡条件”的实验中: (1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示。为使杠杆在位置平衡,应将杠杆左端螺母向(选填“左”或“右”)边旋一些。,知识点一,知识点二,知识点三,(2)调好后,第一组按图乙进行实验,第二组按图丙进行实验。你
6、认为第组实验更好,理由是。 (3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图丁所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是。,知识点一,知识点二,知识点三,解析:(1)为使杠杆在水平位置平衡,需要使杠杆重心右移,应将平衡螺母向右调节,直至重心移到支点处,使杠杆重力的力臂为零,这样就减小了杠杆的自重对实验的影响;(2)力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,因此第二组
7、实验设计得好,此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直,力臂从杠杆上直接读取;(3)图丁中,杠杆的重心不在支点上,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。 答案:(1)水平右(2)二便于从杠杆上直接读取力臂(3)杠杆自重的影响,知识点一,知识点二,知识点三,例3 杆秤是用来测量物体质量的工具,也是我国劳动人民智慧的结晶。如图所示,杆秤的提纽到挂钩的距离OA=4 cm,当秤砣移动到离提纽的距离为OB=20 cm时,杆秤刚好水平平衡,若秤砣的质量为0.6 kg,求: (1)所称物体的质量是多少千克? (2)若用质量为0.5 kg的秤砣去测量该物体,当杆秤刚好水平平
8、衡时秤砣移动到离提纽的距离为多少厘米?,知识点一,知识点二,知识点三,解析:(1)根据题意,应用杠杆平衡条件列出等式,再根据重力的计算公式G=mg把质量代入,计算出物体的质量。 (2)应用杠杆平衡条件列出等式,可以计算出改变秤砣质量后秤砣距离提纽O的距离。 答案:(1)由杠杆平衡条件可得G物体OA=G秤砣OB,又由G=mg得m物体g4 cm=0.6 kgg20 cm,解得m物体=3 kg; (2)设秤砣移到了C处,同理由杠杆平衡条件可得,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三生活中的杠杆 判断杠杆的种类,可结合生活经验,根据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系,若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆;若动力
9、臂小于阻力臂,则是费力杠杆;若动力臂等于阻力臂,则是等臂杠杆。,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,拓展归纳 生活中需要使用怎样的杠杆,要根据工作对象来确定。若克服的阻力较大,徒手不能完成时,往往需要用省力杠杆,如用钳子剪断铁丝、用起子开瓶盖、用核桃夹夹开核桃等;若克服的阻力较小,为了使工作快捷,需要用费力杠杆达到省距离的目的,如用镊子夹取棉球、用钓鱼竿钓鱼、用船桨划龙舟等。,知识点三,知识点一,知识点二,例4(2016北京中考)如图所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是(),知识点三,知识点一,知识点二,解析:天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,既不省力也
10、不费力;瓶起子、钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。 答案:C,考点一,考点二,考点一杠杆上最小的力的画法 例1(2015四川达州中考)如图是一轻质杠杆,O是支点,为了使杠杆在此位置平衡,请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂l。 解析:根据杠杆的平衡条件,动力臂越长越省力,由支点到力的作用点的距离是最长的力臂,此时对应的动力最小。连接OA,则OA是最长的力臂,作OA的垂线,物体对杠杆的力使杠杆向逆时针方向转动,所以F应使其向顺时针方向转动。 答案:如图所示:,考点一,考点二,考点一,考点二,考点二杠杆平衡的判定 例2(2016
11、四川凉山州中考)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,考点一,考点二,解析:原来杠杆在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的拉力分别等于物体A、B的重力,其对应的力臂分别为OC、OD,根据杠杆的平衡条件可得mAgOC=mBgOD,由图示可知,OCmB。当向支点移动相同的距离l时,两边的力臂都减小l,此时左边的力与力臂的乘积为mAg(OC-l)=mAgOC-mAgl,右边的力与力臂的乘积为mBg(OD-l)=mBgOD-mBgl,由于mAmB,所以mAglmBgl;所以mAgOC-mAglmBgOD-mBgl。因此杠杆将向悬挂B物体的一端即右端下沉。 答案:C,考点一,考点二,
