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1、13.4 杠杆杠杆 “给我一个支点，给我一个支点，我可以撬动整个地我可以撬动整个地球。球。”阿基米德阿基米德阿基米德阿基米德它它们们都都是是杠杠杆杆，有有什什么么共共同同特特点点？一、认识杠杆一、认识杠杆观察下列工具，思考并讨论其共同特征。举例认识杠杆认识杠杆认识杠杆认识杠杆思考：现实生活还有哪些杠杆的实例呢？思考：现实生活还有哪些杠杆的实例呢？1、受力的作用、受力的作用2、绕固定点转动、绕固定点转动3、比较坚硬、比较坚硬 一根硬棒，在一根硬棒，在力的作用下，能力的作用下，能绕着固定点转动绕着固定点转动的硬棒，叫做杠的硬棒，叫做杠杆。杆。 力力固定点固定点硬棒硬棒杠杆示意图杠杆示意图:F F2
2、 2阻力阻力L L1 1动力臂动力臂L L2 2阻力臂阻力臂动力作用线动力作用线阻力作用线阻力作用线O支点支点杠杆绕着转杠杆绕着转动的固定点动的固定点使杠杆转使杠杆转动的力动的力阻碍杠杆阻碍杠杆转动的力转动的力支点到动支点到动力作用线力作用线的距离的距离支点到阻支点到阻力作用线力作用线的距离的距离F F1 1动力动力F1O L1L2F2杠杆的五要素杠杆的五要素支点支点O O：杠杆绕着转动的点杠杆绕着转动的点动力动力：使杠杆转动的力使杠杆转动的力阻力阻力：阻碍杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力动力臂动力臂l：支点到动力作用线的支点到动力作用线的垂直垂直距离距离阻力臂阻力臂l：支点到阻力作用线的支点到阻
3、力作用线的垂直垂直距离距离均作用在杠杆上均作用在杠杆上力臂的作法力臂的作法1.1.找出找出支点支点O O2.2.沿力的方向作出沿力的方向作出力的作用线力的作用线3.3.从支点向力的作用线作从支点向力的作用线作垂线段，垂线段，并标出并标出符号。符号。oF F1 1F F2 2L2L1oF F1 1F F2 2L1L2Ol1F1l2F21.1.找找支点支点2. 2. 作作力的作用线力的作用线3. 3. 作作力臂力臂力臂的作法（动力及阻力在支点力臂的作法（动力及阻力在支点同同侧）侧）F1F2L1L2F2F1L1L2OOF1F2L2L1请分别作出F1、F2、F3所对就的动力臂图11.2.2如图所示，动
4、力F的力臂是 （ ）AODBOCCOBDDB力臂的作法（动力及阻力在支点力臂的作法（动力及阻力在支点同同侧）侧）杠杆示意图的作法杠杆示意图的作法l1F1l2F2杠杆杠杆杠杆示意图的作法杠杆示意图的作法l1F1l2F22 杠杆是否都是直的？杠杆是否都是直的？1 力臂是一定在杠杆上吗？力臂是一定在杠杆上吗？3 若一力作用在杠杆上，作用点不变，但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？作用方向改变，力臂是否改变？答：不是答：不是答：杠杆可以是直的，也可以是弯的答：杠杆可以是直的，也可以是弯的答：要改变答：要改变常见问题：常见问题：3 若一力作用在杠杆上，作用点不变，但若一力作
5、用在杠杆上，作用点不变，但 作用方向改变，力臂是否改变？作用方向改变，力臂是否改变？答：要改变F1OL1L1探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件物体的平衡状态物体的平衡状态杠杆的平衡状态杠杆的平衡状态保持保持匀速直线运动匀速直线运动保持静止保持静止保持保持匀速转动匀速转动保持静止保持静止杠杆的平衡提问：提问：什么是杠杆的平衡？什么是杠杆的平衡？归纳结论：归纳结论：当杠杆在动力和阻力的作用下，保当杠杆在动力和阻力的作用下，保持持静止状态静止状态或或匀速转动状态匀速转动状态，我们，我们就说杠杆处于平衡。就说杠杆处于平衡。探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件猜想猜想:杠杆的平衡可能与哪些因素有关杠杆
6、的平衡可能与哪些因素有关?杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件物体的平衡条件物体的平衡条件受受平衡力平衡力作用作用只与只与力的三要素力的三要素有关有关F F1 1F F2 2oL L1 1L L2 2杠杆杠杆平衡平衡螺母螺母杠杆在什么条件下平衡？杠杆在什么条件下平衡？CD探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 讨论：讨论：1.杠杆两端有两只可调节的螺杠杆两端有两只可调节的螺母，能起什么作用母，能起什么作用?作用作用:调节杠杆自身的平衡调节杠杆自身的平衡2.2.为什么要求杠杆静止时，为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢在水平位置呢? ?原因：原因：便于在杠杆上测便于在杠杆上测量力臂。量力臂。探究杠杆的平衡条
7、件探究杠杆的平衡条件实验步骤：实验步骤：1.1.调节杠杆调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。在水平位置平衡。2.在杠杆的左侧挂上适量的钩码，用弹簧在杠杆的左侧挂上适量的钩码，用弹簧测力计在测力计在竖直方向竖直方向拉，使杠杆在水平位拉，使杠杆在水平位置平衡，记下弹簧测力计示数。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，改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出得出三组三组数据。数据。实验实验次数次数动力动力F1/N动力臂动力臂l1/cm阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/cm123实验数据表格设计F1 L1F2 L2实验实验次数次数F F1 1/N/NL L1 1
8、/ /格格F F2 2/N/NL L2 2/ /格格1244223223杠杆平衡条件：杠杆平衡条件：(杠杆原理杠杆原理)探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件F F1 1+ L+ L1 1F F2 2+ L+ L2 22+ +44+ +23+22+34+12+234122F F1 1L L1 1（NN格）格）F F2 2L L2 2 （NN格格）886644动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 二、杠杆的平衡条件：二、杠杆的平衡条件：二、杠杆的平衡条件：二、杠杆的平衡条件： 动力动力动力动力 动力臂动力臂动力臂动力臂 阻力阻力阻力阻力 阻力
9、臂阻力臂阻力臂阻力臂F1 L1 F2 L2 把重为把重为4N和和12N的物体分别的物体分别挂在杠杆的两端挂在杠杆的两端,杠杆平衡时杠杆平衡时,两端的长度之比是两端的长度之比是.3 : 1Ol1=9ml2=7cmF1=200NF2杠杆的平衡条件应用杠杆的平衡条件应用例题例题：由由F F1 1l1 1F F2 2l2 2 得：得：解解：F F2 2= =F F1 1 l1 1l2 2= =200N9m200N9m0.07m=2.57=2.5710104 4N Nm m= =F F2 2g g= =10Nkg12.572.5710104 4N N=2.57=2.5710103 3kg kg = =
10、2.57t2.57t称质量小的和质量大的物体称质量小的和质量大的物体操作上有什么不同？操作上有什么不同？思考与讨论2：杠杆的分类杠杆的分类杠杆平衡条件杠杆平衡条件：F F1 1l1 1F F2 2l2 2 F F1 1F F2 2= =l2 2l1 1三类杠杆：三类杠杆：若若l1 1l2 2，则，则F F1 1 F F2 2若若l1 1= = l2 2，则，则F F1 1 F F2 2若若l1 1l2 2，则，则F F1 1 F F2 2省力杠杆省力杠杆等臂杠杆等臂杠杆费力杠杆费力杠杆小结：小结：判断杠杆的类型，实际就是比较判断杠杆的类型，实际就是比较动力动力臂和阻力臂臂和阻力臂的大小的大小，
11、费距离，费距离，不省力不费力，不省力不费力，省距离，省距离F F1 1F F2 2动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2这是省力杠杆这是省力杠杆省力杠杆省力杠杆h hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1AABB省力省力，费距离费距离省力杠杆的特点省力杠杆的特点举例生活中省力标杆（举例生活中省力标杆（4 4种以上）？种以上）？杠杆示意图的作法杠杆示意图的作法l1F1l2F2oF F1 1F F2 2L1L2F1F2L1L2O
12、F1F2L2L1F2F1l2l1F2F1l2l1省力杠杆省力杠杆生活生活物理物理社会社会生活中的剪刀生活中的剪刀思考：思考：什么情况下，人们会选用费力杠杆？什么情况下，人们会选用费力杠杆？ 使用费力杠杆有什么好处？使用费力杠杆有什么好处？ 当当阻力比较小阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。时，人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会使用费力杠杆会省距离省距离，很方便。，很方便。F F2 2F F1 1动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2这是费力杠杆这是费力杠杆费力杠杆费力杠
13、杆F F2 2F F1 1S=h/4S=h/4h hAABBA AB BF F2 2F F1 1O O费力，省距离费力，省距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点举例？举例？如钓鱼杆、筷子等如钓鱼杆、筷子等F2F1L1L2O费力杠杆费力杠杆F F2 2F F1 1动力臂动力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2LL1 1 = = L L2 2FF1 1 = = F F2 2这是等臂杠杆这是等臂杠杆不省力，也不省距离不省力，也不省距离等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点举例？举例？杠杠杆杆的的分分类类省力杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆等臂杠杆等臂杠杆特
14、点特点应用应用特点特点应用应用特点特点应用应用三三.杠杆的应用杠杆的应用: :省力，费距离省力，费距离: :费力，省距离费力，省距离: :不省力，也不省距离不省力，也不省距离(L1L2)(L1L2)(L1=L2):铡刀铡刀 撬棍撬棍 瓶起子瓶起子 铁钳子铁钳子 手推车手推车钓鱼竿钓鱼竿 铁锹铁锹 剪布的剪剪布的剪刀刀 镊子镊子 船桨船桨 天平天平杠杆的分类杠杆的分类请对下列器具应用的杠杆进行分类：请对下列器具应用的杠杆进行分类：等臂杠杆等臂杠杆费力杠杆费力杠杆费力杠杆费力杠杆省力杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆杠杆的分类杠杆的分类请对下列器具应用的杠杆进行分类：请对下列器具应用的杠杆进行分类：省力
15、杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆省力杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆省力杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆讨论：讨论：如何正确选用这些剪刀？为什么？如何正确选用这些剪刀？为什么？小结：杠杆定义杠杆定义杠杆五要素杠杆五要素杠杆平衡条件杠杆平衡条件杠杆应用杠杆应用最小动力问题用省力杠杆时，怎么办能更省力？（如撬用省力杠杆时，怎么办能更省力？（如撬棍撬石头）棍撬石头）由由F1L1=F2L2当阻力当阻力F2、阻力臂、阻力臂L2一定时，一定时，若若L1最最 时，动力时，动力F1最小。最小。大大请分别作出F1、F2、F3所对就的动力臂2、下列杠杆中，哪一个与其它三个不属于同类？ （ ）A、正在撬道钉的道钉撬 B、正在拔
16、铁钉的羊角锤C、正在起瓶盖的起子 D、正在掀土的铁锨。 练习：练习：D1、人体的前臂可视作（填“省力”或“费力”）杠杆，当曲肘将重物举起时，阻力臂大小将（填“增大”或“减小”）O费力费力减小减小5 5、钢丝钳是日常生活中常用到的、钢丝钳是日常生活中常用到的工具，使用钢丝钳时涉及到许多工具，使用钢丝钳时涉及到许多物理知识，请写出三个：物理知识，请写出三个：(1)(1) 。(2)(2) 。(3)(3) 。1图中的铡刀、瓶盖起子、手推图中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆，其中车、铁锨都属于杠杆，其中费力杠杆是费力杠杆是( )在下列工具中省力的是哪一组（ ）A. 铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起
17、钉子；B. 镊子、钓鱼杆、剪子；C. 铡刀、天平、钓鱼杆；D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。练习一练习一A AB BC CD D图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B B端端绳子的拉力绳子的拉力F F与与A A端重力端重力G G相比（相比（ ）A. F=GA. F=G；B. FB. F G G；C. F C. F G G；D. D. 无法比较。无法比较。练习三练习三提示提示A AO OB BF FG GA AB BC CD D图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B B端端绳子的拉力绳子的拉力F F与与A A端重力端重力G G相比
18、（相比（ ）A. F=GA. F=G；B. FB. F G G；C. F C. F G G；D. D. 无法比较。无法比较。练习三练习三L L2 2L L1 1A AB BC CD DA AO OB BF FG G先画出臂，先画出臂，再进行判断再进行判断小资料小资料人体内的杠杆 “给我一个立足点，我就能移动地球。给我一个立足点，我就能移动地球。”这是希这是希腊科学家阿基米德的一句名言。实际上，用杠杆移腊科学家阿基米德的一句名言。实际上，用杠杆移动地球是不可能的。但是这反映了阿基米镕发现杠动地球是不可能的。但是这反映了阿基米镕发现杠杆规律后的兴奋心情。杆规律后的兴奋心情。 几乎每一台机器中都少不
19、了江杆，就是在人体几乎每一台机器中都少不了江杆，就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西，中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西，弯一下腰，甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作弯一下腰，甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用，了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识，还用，了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识，还能学会许多生理知识。能学会许多生理知识。小资料小资料人体内的杠杆 点一下头或抬一下头是靠杠杆的点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用作用(见图见图)，杠杆的支点在脊柱之顶，杠杆的支点在脊柱之顶，支点前后各有肌肉，头颅的重量是阻支点前后各有肌肉，头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来
20、，有的力。支点前后的肌肉配合起来，有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头，收缩有的拉长配合起来形成低头仰头，从图里可以看出来低头比仰头要省力。从图里可以看出来低头比仰头要省力。小资料小资料人体内的杠杆 当曲肘把重物举起来的当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆时候，手臂也是一个杠杆(如如图图)。肘关节是支点，支点左。肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌杠杆，举起一份的重量，肌肉要化费肉要化费6倍以上的力气，虽倍以上的力气，虽然费力，但是可以赢得速度。然费力，但是可以赢得速度。F2F1L1L2O小资料小资料人体内的杠杆 当你把脚尖翘起来的
21、时候，是当你把脚尖翘起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这是一支点，体重落在两者之间。这是一个省力杠杆个省力杠杆(如图如图)，肌肉的拉力比，肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。体重要小。而且脚越长越省力。小资料小资料人体内的杠杆 如果你弯一下腰，肌肉就要如果你弯一下腰，肌肉就要付出接近付出接近1200牛顿的拉力。这是牛顿的拉力。这是 由于在腰部肌肉和脊骨之间形成由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆（如图的杠杆也是一个费力杠杆（如图)。 所以在弯腰提起立物时，正确的所以在弯腰提起立物时，正确的姿式是尽量使重物离身体近
22、一姿式是尽量使重物离身体近一 些。些。以避免肌肉被拉伤。以避免肌肉被拉伤。杠杆示意图的作法杠杆示意图的作法F1OOF1F2F2l1l2l2l1例例: : 如图所示杠杆，在如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆垂直始终与杠杆垂直的的力力F F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，时，F F大小的变化情况是大小的变化情况是（ ） A大小不变大小不变 B由小变大由小变大 C先变大后变小先变大后变小 D先变小后变大先变小后变大 GOGOL L2 2GL L2 2例例: : 如图所示杠杆，在如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆垂直始终与杠杆垂直的的力力F F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，位置时，F F大小的变化情况是大小的变化情况是（ ） A A大小不变大小不变 B B由小变大由小变大 C C先变大后变小先变大后变小 D D先变小后变大先变小后变大 GO
