第十二章第一節(jié)杠桿

1、第十二章簡單機(jī)械第十二章簡單機(jī)械 一、杠桿一、杠桿活動活動111 拔圖釘拔圖釘木板上釘了一只圖釘，你能用手把他拔出來嗎？木板上釘了一只圖釘，你能用手把他拔出來嗎？請選用下圖中的工具把圖釘從木板中拔出來。請選用下圖中的工具把圖釘從木板中拔出來。生活中有許多任務(wù)都是用類似的方法來完成的。生活中有許多任務(wù)都是用類似的方法來完成的。認(rèn)識杠桿認(rèn)識杠桿思考：思考：這些工具在工作時有哪些共同的特點(diǎn)。這些工具在工作時有哪些共同的特點(diǎn)。讓我想讓我想一想一想? ?有力的作用有力的作用繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動硬棒硬棒杠桿杠桿: :將一根在力的作用下可繞一將一根在力的作用下可繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒稱做杠桿固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動

2、的硬棒稱做杠桿。在物理學(xué)中在物理學(xué)中鏈接思考：現(xiàn)實生活還有哪些杠桿的實例呢？思考：現(xiàn)實生活還有哪些杠桿的實例呢？（a）羊角錘羊角錘（b）鑷子鑷子（c）釣魚竿釣魚竿支點(diǎn)支點(diǎn)O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)動力動力F1：使杠桿轉(zhuǎn)動的力使杠桿轉(zhuǎn)動的力阻力阻力F2：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力均作用在杠桿上均作用在杠桿上動力臂動力臂l1：從支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離從支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離阻力臂阻力臂l2：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離杠桿的五要素杠桿的五要素力臂的作法力臂的作法1. .找出找出支點(diǎn)支點(diǎn)O2. .沿力的方向作出沿力的方向作出力的作用線力的作用線通過

3、通過力的作用點(diǎn)力的作用點(diǎn)沿沿力的方向力的方向所引的直線，所引的直線，叫做叫做力的作用線力的作用線。3.從從支點(diǎn)支點(diǎn)向向力的作用線力的作用線作作垂線垂線，并標(biāo)出并標(biāo)出垂直符號垂直符號用大括號標(biāo)出動力臂的長度用大括號標(biāo)出動力臂的長度l1、阻力臂的長度、阻力臂的長度l2。支點(diǎn)支點(diǎn)O動力臂動力臂l1阻力臂阻力臂l2動力動力F1阻力阻力F2力臂的作法力臂的作法1. .找找支點(diǎn)支點(diǎn)2. .作作力的作用線力的作用線3. .作作力臂力臂杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法OF1F2l1l2杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法l1F1l2F2杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法l1F1l2F2o杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的

4、作法杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法F1OOF1F2F2l1l2l2l1如圖所示，一個繞如圖所示，一個繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的杠桿，已知阻力點(diǎn)轉(zhuǎn)動的杠桿，已知阻力F2的方向，以及動力的方向，以及動力 F1的力臂的力臂l1 ，在圖中作出，在圖中作出阻力阻力F2的力臂的力臂l2以及動力以及動力F1的示意圖。的示意圖。 F2OF1l2l1畫出下列杠桿的五要素畫出下列杠桿的五要素阻力臂阻力臂動力臂動力臂支點(diǎn)動力阻力F1F2F1F2F1F2根據(jù)下列杠桿，找出:(支點(diǎn)為O)、動力F1和阻力F2OOOl2OF1F2l2l1l1l2F1F2OOF2F1l1l1F2l2OF1L2L1BF2OF1A畫出圖中各力的力臂畫出圖中

5、各力的力臂（1 1）找出支點(diǎn)的位）找出支點(diǎn)的位置置（2 2）沿動力、阻力的作用）沿動力、阻力的作用方向?qū)⒘Φ淖饔镁€畫出方向?qū)⒘Φ淖饔镁€畫出（3 3）從支點(diǎn)作動力、阻力）從支點(diǎn)作動力、阻力作用線的垂線段。作用線的垂線段。有關(guān)力臂的問題？2 2 杠桿是否都是直的？杠桿是否都是直的？力臂是到距離。力臂是到距離。思考討論思考討論：1 力臂是一定在杠桿上嗎？力臂是一定在杠桿上嗎？3 若一力作用在杠桿上，作用點(diǎn)不變，但作用方若一力作用在杠桿上，作用點(diǎn)不變，但作用方向改變，力臂是否改變？向改變，力臂是否改變？答：不是答：不是答：杠桿可以是直的，也答：杠桿可以是直的，也可以是彎的可以是彎的答：要改變答：要改變

6、支點(diǎn)支點(diǎn)力的作用線的垂直力的作用線的垂直練習(xí)練習(xí)1.1.如圖所示，畫出杠桿上如圖所示，畫出杠桿上F1、F2的力臂。的力臂。OF1F2L2L1練練 習(xí)習(xí)杠杠 桿桿分析開瓶器分析開瓶器杠杠 桿桿分析開瓶器分析開瓶器杠杠 桿桿實際應(yīng)用的杠桿形狀各異，可以是直的，也可以是彎的。實際應(yīng)用的杠桿形狀各異，可以是直的，也可以是彎的。杠杠 桿桿思考：下面的生活器材可看作杠桿嗎？它們的支點(diǎn)思考：下面的生活器材可看作杠桿嗎？它們的支點(diǎn) 、動力和阻力、動力臂和阻力臂在哪里？、動力和阻力、動力臂和阻力臂在哪里？OF1F2OF1F2垃圾桶中的杠桿垃圾桶中的杠桿杠杠 桿桿思考：下面的生活器材可看作杠桿嗎？它們的支點(diǎn)思考：

7、下面的生活器材可看作杠桿嗎？它們的支點(diǎn) 、動力和阻力、動力臂和阻力臂在哪里？、動力和阻力、動力臂和阻力臂在哪里？指甲鉗中的杠桿指甲鉗中的杠桿杠杠 桿桿活動：尋找人體中的杠桿活動：尋找人體中的杠桿杠杠 桿桿活動：尋找人體中的杠桿活動：尋找人體中的杠桿1、關(guān)于杠桿的下列說法中，正確的是（、關(guān)于杠桿的下列說法中，正確的是（ ）A、杠桿必須是一根直棒、杠桿必須是一根直棒B、杠桿不一定要有支點(diǎn)、杠桿不一定要有支點(diǎn)C、杠桿可以是直的，也可以是彎的、杠桿可以是直的，也可以是彎的D、作用在杠桿上的兩個力總是使杠桿向相反、作用在杠桿上的兩個力總是使杠桿向相反的方向轉(zhuǎn)動的方向轉(zhuǎn)動CD小結(jié)練習(xí)2、下列關(guān)于力臂的說法

8、中，正確的是（、下列關(guān)于力臂的說法中，正確的是（ ）A、動力臂是指支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離、動力臂是指支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離B、阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距、阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離離C、動力臂與阻力臂之和等于杠桿長、動力臂與阻力臂之和等于杠桿長D、當(dāng)力的作用線通過支點(diǎn)時，力臂最大、當(dāng)力的作用線通過支點(diǎn)時，力臂最大B小結(jié)練習(xí)畫出圖中杠桿各力的力臂畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O小結(jié)練習(xí)活動活動11. .2 探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件做一做：體會杠桿的平衡做一做：體會杠桿的平衡明確：明確：1、實驗步驟、實驗步驟 2、注意事項、注意事項 3、探究

9、方法、探究方法議一議：議一議：分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論鏈接探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件物體的平衡狀態(tài)物體的平衡狀態(tài)杠桿的平衡狀態(tài)杠桿的平衡狀態(tài)保持保持勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動保持靜止保持靜止保持保持勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動保持靜止保持靜止探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件猜想猜想: : 杠桿的平衡可能與哪些因素有關(guān)杠桿的平衡可能與哪些因素有關(guān)? ?杠桿的平衡條件杠桿的平衡條件物體的平衡條件物體的平衡條件受受平衡力平衡力作用作用只與只與力的三要素力的三要素有關(guān)有關(guān)AB實驗設(shè)計實驗設(shè)計杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件器材

10、器材: :測量的物理量測量的物理量: : 力力力臂力臂 A、B兩圖中的杠桿兩圖中的杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，實驗時采處于靜止?fàn)顟B(tài)，實驗時采用哪幅圖用哪幅圖？為什么為什么？討論：討論： 實驗時，使杠桿在實驗時，使杠桿在水平水平位置平衡位置平衡，便于，便于在杠桿上在杠桿上直接讀出力臂的大小直接讀出力臂的大小。CD探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件 在實驗前在實驗前，是否也要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置是否也要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡平衡？為什么為什么？討論討論： 實驗前實驗前，使杠桿在水平使杠桿在水平位置平衡位置平衡，為了為了避免杠桿避免杠桿自身的重力對杠桿平衡的自身的重力對杠桿平衡的影響影響。探究杠桿的平衡條件探

11、究杠桿的平衡條件實驗步驟：實驗步驟：1. .調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。2. .在杠桿的左側(cè)掛上適量的鉤碼，用彈簧在杠桿的左側(cè)掛上適量的鉤碼，用彈簧測力計在測力計在豎直方向上豎直方向上拉，使杠桿在水平拉，使杠桿在水平位置平衡，記下彈簧測力計示數(shù)。位置平衡，記下彈簧測力計示數(shù)。3. .改變鉤碼數(shù)量或位置，重復(fù)上面的步驟，改變鉤碼數(shù)量或位置，重復(fù)上面的步驟，得出得出三組三組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。實驗實驗次數(shù)次數(shù)F1/ /N l1/ /cm F2/ /N l2/ /cm1244223223杠桿平衡條件：杠桿平衡條件：探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件F1+ +l1F2+ +l22+44+

12、23+22+334122F1l1（Ncm）F2l2 （Ncm）886644動力動力動力臂阻力動力臂阻力阻力臂阻力臂F1l1F2l2 杠桿的應(yīng)用杠桿的應(yīng)用Ol19ml27cmF1200NF2杠桿的平衡條件應(yīng)用杠桿的平衡條件應(yīng)用例題例題：由由F1l1F2l2 得得：解解：F2= =F1 l1l2= =200N9m0. .07m2. .57104Nm= =F2g= =10Nkg12. .57104N= =2. .57103kg2. .57tP82例題：道釘橇有關(guān)尺寸如圖所示，若在A點(diǎn)豎直向下的作用200牛的力，道釘橇對道釘會產(chǎn)生多大的力？F1F2OL1L21.2米米6厘厘米米 如果這個力還不能將道釘

13、拔出，在保持手的作用如果這個力還不能將道釘拔出，在保持手的作用力大小和作用點(diǎn)不變的情況下采用什么方法可以增大力大小和作用點(diǎn)不變的情況下采用什么方法可以增大道釘橇對道釘?shù)淖饔昧?？道釘橇對道釘?shù)淖饔昧Γ?.1.有一根杠桿有一根杠桿, ,動力為動力為1000N,1000N,阻力為阻力為3000N,3000N,動力臂為動力臂為1.5m,1.5m,求求: :它的阻力臂為多少它的阻力臂為多少? ?已知：已知：F F1 11000N F1000N F2 23000N L3000N L1 11.5m1.5m 求：求：L L2 2？解：根據(jù)杠桿的平衡條件：解：根據(jù)杠桿的平衡條件：由由F F1 1L L1 1F

14、F2 2L L2 2得得L L2 2F F1 1L L1 1 / F F2 2 =(1000N X 1.5m) =(1000N X 1.5m) / 3000N3000N =0.5m =0.5m答：它的阻力臂為答：它的阻力臂為0.5m.0.5m.杠桿平衡計算杠桿平衡計算杠桿的分類杠桿的分類杠桿平衡條件杠桿平衡條件：F1l1F2l2 F1F2= =l2l1三類杠桿三類杠桿：若若l1 1l2 2，則，則F1 F2若若l1l2，則，則F1 F2若若l1l2，則，則F1 F2省力杠桿省力杠桿等臂杠桿等臂杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿小結(jié)：小結(jié)：判斷杠桿的類型，實際就是比較動力判斷杠桿的類型，實際就是比較動力臂和阻

15、力臂的大小臂和阻力臂的大小鏈接鏈接1如圖所示，曲桿如圖所示，曲桿AOBC自重不計，自重不計，O為支點(diǎn)，為支點(diǎn)，AO60cm，OB40cm，BC30cm，要使，要使曲桿在水平位置平衡，請在曲桿在水平位置平衡，請在C處作出施加最小處作出施加最小的動力的動力F1的示意圖及其力臂的示意圖及其力臂l1。F2l2F1l1分析分析：根據(jù)杠桿的平衡根據(jù)杠桿的平衡條件條件F1l1F2l2可知可知2121FllF因為因為F2l2不變不變，當(dāng)當(dāng)F1最小時最小時，所以所以l1最長最長。注意注意：杠桿上的杠桿上的支點(diǎn)支點(diǎn)與與力的作用點(diǎn)力的作用點(diǎn)的連線為力的連線為力臂臂時，力臂最長時，力臂最長。如圖所示，曲桿如圖所示，曲

16、桿AOBC自重不計，自重不計，O為支點(diǎn)，為支點(diǎn)，AO60cm，OB40cm，BC30cm，要使曲，要使曲桿在圖示位置平衡，請作出最小的力桿在圖示位置平衡，請作出最小的力F的示意的示意圖及其力臂圖及其力臂l。杠桿的分類杠桿的分類請對下列應(yīng)用的杠桿請對下列應(yīng)用的杠桿進(jìn)行分類進(jìn)行分類：等臂杠桿等臂杠桿省力杠桿省力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F1 1F F2 2動力臂動力臂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 1ll2 2 F F1 1 F F2 2這是省力杠桿這是省力杠桿省力杠桿省力杠桿h hS=4h

17、S=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1AABB可見，省力杠桿雖然省力，但費(fèi)了距離可見，省力杠桿雖然省力，但費(fèi)了距離省力杠桿的特點(diǎn)省力杠桿的特點(diǎn)杠桿的分類杠桿的分類請對下列應(yīng)用的杠桿進(jìn)行分類：請對下列應(yīng)用的杠桿進(jìn)行分類：省力杠桿省力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿省力杠桿省力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿省力杠桿省力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2 2F F1 1動力臂動力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O

18、 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這是省力杠桿這是省力杠桿省力杠桿省力杠桿h hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1AABB可見，省力杠桿雖然省力，但費(fèi)了距離可見，省力杠桿雖然省力，但費(fèi)了距離省力杠桿的特點(diǎn)省力杠桿的特點(diǎn)省力杠桿省力杠桿F F2 2F F1 1動力臂動力臂l l1 1阻力臂阻力臂

19、l l2 2O O由由 F F1 1l l1 1=F=F2 2l l2 2 l l1 1 F F2 2這是費(fèi)力杠桿這是費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2 2F F1 1h hS=4hS=4hAABBA AB BF F2 2F F1 1O Oh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4h可見，費(fèi)力杠桿雖然費(fèi)了力，但可以省距離可見，費(fèi)力杠桿雖然費(fèi)了力，但可以省距離費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2 2F F1 1動力臂動力臂L L1 1阻力臂阻力臂L L2 2O O由由 F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2

20、2 L L1 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2這是費(fèi)力杠桿這是費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿F F2 2F F1 1h hS=4hS=4hAABBA AB BF F2 2F F1 1O Oh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4hh hS=4hS=4h可見，費(fèi)力杠桿雖然費(fèi)了力，但可以省距離可見，費(fèi)力杠桿雖然費(fèi)了力，但可以省距離費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)F F2 2F F1 1動力臂動力臂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 F

21、2 2這是省力杠桿這是省力杠桿等臂杠桿不省力，也不省距離等臂杠桿不省力，也不省距離等臂杠桿的特點(diǎn)等臂杠桿的特點(diǎn)小結(jié)小結(jié)省力杠桿的特點(diǎn)省力杠桿的特點(diǎn) A A 動力臂大于阻力臂動力臂大于阻力臂 B B 省力但是費(fèi)距離省力但是費(fèi)距離費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)費(fèi)力杠桿的特點(diǎn) A A 動力臂小于阻力臂動力臂小于阻力臂 B B 費(fèi)力但是省距離費(fèi)力但是省距離等臂杠桿的特點(diǎn)等臂杠桿的特點(diǎn) A A 動力臂等于阻力臂動力臂等于阻力臂 B B 不省力也不省距離不省力也不省距離鏈接 如圖所示杠桿，在杠桿如圖所示杠桿，在杠桿B點(diǎn)掛上一個重點(diǎn)掛上一個重為為8 N的物體，要使杠桿平衡，在的物體，要使杠桿平衡，在A 端至少端至少要加要加

22、_N的力，力的方向是的力，力的方向是_. 4豎直向下豎直向下 練習(xí)練習(xí)如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，若在兩邊的鉤碼下面，如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，若在兩邊的鉤碼下面，再各掛一個同樣的鉤碼，再各掛一個同樣的鉤碼， 則則( )A.杠桿仍保持平衡杠桿仍保持平衡 B.杠桿杠桿B端下降端下降C.杠桿杠桿A端下降端下降 D.無法判斷無法判斷B練習(xí)練習(xí)1.1.兩個力作用在杠桿兩端使杠桿平衡兩個力作用在杠桿兩端使杠桿平衡, ,則則( )( ) A. A.這兩個力的大小必須相等這兩個力的大小必須相等 B.B.這兩個力的力臂長必須相等這兩個力的力臂長必須相等 C.C.力臂較長的那個力比較大力臂較長的那個力比較大

23、D.D.力臂較長的那個力比較小力臂較長的那個力比較小2.2.要使右圖杠桿保持平衡要使右圖杠桿保持平衡, ,最省力的方向是最省力的方向是( )( )ABCDoDA隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)3.判斷：動力和阻力可以人為規(guī)定。（判斷：動力和阻力可以人為規(guī)定。（ ） 4.把重為把重為4N和和12N的物體分別掛在杠桿的兩的物體分別掛在杠桿的兩端端,杠桿平衡時杠桿平衡時,兩端的長度之比是兩端的長度之比是.5 5、各式各樣的剪刀都是一對杠桿要剪開較硬、各式各樣的剪刀都是一對杠桿要剪開較硬的物體，使用哪種剪刀最合適的物體，使用哪種剪刀最合適? ?( )( )ABCDB隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)6 6 一根輕質(zhì)杠桿，在左右兩端分別

24、掛在一根輕質(zhì)杠桿，在左右兩端分別掛在200200牛和牛和300300牛的重物時，杠桿恰好平衡若將兩邊牛的重物時，杠桿恰好平衡若將兩邊物重物重同時減少同時減少5050牛，則杠桿（牛，則杠桿（）A A左端下沉左端下沉 B B右端下沉右端下沉C C仍然平衡仍然平衡 D D無法確定無法確定隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)練習(xí)一練習(xí)一A AB BC CD DAB CD下列個杠桿是省力的（下列個杠桿是省力的（ ）AA A練習(xí)二練習(xí)二B BC CD DABC下列哪個杠桿是省距離的（下列哪個杠桿是省距離的（ ）DD 圖中的等臂杠桿處于水平位置并靜止，圖中的等臂杠桿處于水平位置并靜止，B B端繩子的拉力端繩子的拉力F F與與A

25、 A端重力端重力G G相比（相比（ ）A. F=GA. F=G；B. FB. FG G；C. FC. FG G；D. D. 無法比較。無法比較。練習(xí)三練習(xí)三A AO OB BF FG GA AB BC CD DC生活生活物理物理社會社會生活中的剪刀生活中的剪刀思考：什么情況下，人們會選用費(fèi)力杠桿？思考：什么情況下，人們會選用費(fèi)力杠桿？ 使用費(fèi)力杠桿有什么好處？使用費(fèi)力杠桿有什么好處？ 當(dāng)阻力比較小時，人們會選用費(fèi)力杠桿。當(dāng)阻力比較小時，人們會選用費(fèi)力杠桿。使用費(fèi)力杠桿會省距離，很方便。使用費(fèi)力杠桿會省距離，很方便。鏈接生活中的剪刀生活中的剪刀人人體體中中的的杠杠桿桿怎么分呀？怎么分呀？哈哈哈哈我知道！我知道！OF1G1F2G2l1l2G1G2即即G1l1 G2l2又又l1l2F1l1 F2l2杠杠 桿桿活動：分析下面這些杠桿是什么杠桿？活動：分析下面這些杠桿是什么杠桿？杠杠 桿桿活動：分析下面這些杠桿是什么杠桿？活動：分析下面這些杠桿