簡單機械-杠桿

1、第十二章 簡單機械第1節(jié) 杠桿木城初中八年級物理組 1.1.認識杠桿，認識有關(guān)杠桿的幾個概念。認識杠桿，認識有關(guān)杠桿的幾個概念。 2.2.能從常見工具和簡單機械中識別杠桿。能從常見工具和簡單機械中識別杠桿。 3.3.知道杠桿的平衡條件及其應用。知道杠桿的平衡條件及其應用。這些用具有什這些用具有什 么共同特點么共同特點有力的作用有力的作用繞一固定點轉(zhuǎn)動繞一固定點轉(zhuǎn)動硬棒硬棒一、杠桿一、杠桿: :將一根在力的作用下將一根在力的作用下可繞一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱做可繞一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱做杠桿杠桿共同特點共同特點1 1、滿足杠桿的條件（兩個）：、滿足杠桿的條件（兩個）：（1 1）要有力的作用）要有力的作

2、用 （2 2）能繞某固定點轉(zhuǎn)動）能繞某固定點轉(zhuǎn)動2 2、說明：、說明： 杠桿的形狀可以是直的，也可以是杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎曲的，但必須是硬的，即使用時不變彎曲的，但必須是硬的，即使用時不變形。形。這些用具是杠桿嗎？這些用具是杠桿嗎？鋼絲鉗鋼絲鉗 桿秤桿秤 瓶蓋起子瓶蓋起子道釘撬道釘撬 火鉗火鉗 獨輪車獨輪車知識預備：知識預備： 畫出以下各圖中點畫出以下各圖中點O O到線到線ABAB的距離的距離OO OF1F1F1F2F2F2OL1L2支點支點 動力動力阻力阻力動力臂動力臂阻力臂阻力臂支點：支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用O O表示。表示。動力：動力：使杠桿轉(zhuǎn)動

3、的力，用使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F F1 1表示。表示。動力臂：動力臂：從支點到動力作用線的距離，用從支點到動力作用線的距離，用L L1 1表示。表示。阻力：阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F F2 2表示。表示。阻力臂：阻力臂：從支點到阻力作用線的距離用從支點到阻力作用線的距離用L L2 2表示。表示。有關(guān)杠桿的幾個名詞有關(guān)杠桿的幾個名詞支點支點O O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點動力動力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)動的力指杠桿受的力指杠桿受的力作用點均在杠桿上作用點均在杠桿上動力臂動力臂l1：從支點到動力作用線的垂直距離從支點到動力

4、作用線的垂直距離阻力臂阻力臂l2：從支點到阻力作用線的垂直距離從支點到阻力作用線的垂直距離3、杠桿的五要素、杠桿的五要素注：注：力臂是力臂是從支點到力的作用線的距離從支點到力的作用線的距離，而而不是支點到作用點的距離不是支點到作用點的距離4 4、力臂的作法、力臂的作法1)1)找出找出支點支點O O2)2)沿力的方向作出沿力的方向作出力的作用線力的作用線 通過通過力的作用點力的作用點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)3)從從支點支點向向力的作用線力的作用線作作垂線，垂線，并標出并標出垂直符號垂直符號垂線垂線兩端加箭頭兩端加箭頭，并標出動力臂的長度，并標

5、出動力臂的長度l l1 1、阻力臂的長度阻力臂的長度l l2 2。 力臂的畫法，可以用下面簡單的力臂的畫法，可以用下面簡單的順口溜記住：順口溜記?。阂徽尹c，二畫線；三作垂線段一找點，二畫線；三作垂線段支點力的作用線力的作用線支點到力支點到力的作用線的作用線L2L1BF2OF1AF2BOAF1畫出圖中各力的力臂畫出圖中各力的力臂（1 1）找出支點的位置）找出支點的位置（3 3）從支點作動力、阻力）從支點作動力、阻力作用線的垂線作用線的垂線（2 2）確定動力、阻力作用線）確定動力、阻力作用線（4 4）標垂足）標垂足, ,定力臂定力臂一找點，一找點，二畫線；二畫線；三作垂線段三作垂線段F1F2L1L

6、2O畫出各力和力臂畫出各力和力臂一找點，一找點，二畫線；二畫線；三作垂線段三作垂線段支點支點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一找點，一找點，二畫線；二畫線；三作垂線段三作垂線段畫出圖中杠桿各力的力臂畫出圖中杠桿各力的力臂F1F2L1L2F1F2L1OL2O一找點，一找點，二畫線；二畫線；三作垂線段三作垂線段1. .找找支點支點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OF1F2l1l2一找點，一找點，二畫線；二畫線；三作垂線段三作垂線段杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法l1F1l2F2o一找點，一找點，二畫線

7、；二畫線；三作垂線段三作垂線段杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法l1F1l2F2F2OF1l2l1O Ol1F杠桿示意圖的作法杠桿示意圖的作法F1OOF1F2F2l1l2l2l1注：注：1 1、力的作用點一定在杠桿上。、力的作用點一定在杠桿上。2 2、力的作用線和力臂垂直。、力的作用線和力臂垂直。3 3、動力和阻力的作用效果是相反的。、動力和阻力的作用效果是相反的。 如圖所示，一個繞如圖所示，一個繞O O點轉(zhuǎn)動的杠桿，已知阻點轉(zhuǎn)動的杠桿，已知阻力力F F2 2的方向，以及動力的方向，以及動力 F F1 1的力臂的力臂l l1 1 ，在圖中，在圖中作出阻力作出阻力F F2 2的力臂的力臂l l2

8、2以及動力以及動力F F1 1的示意圖。的示意圖。 F2OF1l2l1 如圖所示，一個繞如圖所示，一個繞O O點轉(zhuǎn)動的杠桿，已知動點轉(zhuǎn)動的杠桿，已知動力力F F1 1的方向，以及阻力的方向，以及阻力 F F2 2的力臂的力臂l l2 2 ，在圖中，在圖中作出阻力作出阻力F F2 2以及動力以及動力F F1 1的力臂。的力臂。 L2L1F2OF1F2OF1l2l1 如圖所示，一個繞如圖所示，一個繞O O點轉(zhuǎn)動的杠桿，動力臂點轉(zhuǎn)動的杠桿，動力臂l l1 1及阻力臂及阻力臂l l2 2 ，在圖中作出阻力，在圖中作出阻力F F2 2以及動力以及動力F F1 1的的示意圖示意圖二、探究杠桿的平衡條件二、

9、探究杠桿的平衡條件靜止或緩慢的勻速圓周轉(zhuǎn)動。靜止或緩慢的勻速圓周轉(zhuǎn)動。1 1、杠桿的平衡狀態(tài)：、杠桿的平衡狀態(tài)：【活動活動】杠桿滿足什么條件才能處于平衡狀態(tài)呢？杠桿滿足什么條件才能處于平衡狀態(tài)呢？力大則對應力臂要小，力小則對應力臂要大力大則對應力臂要小，力小則對應力臂要大體重不同的兩人能不能讓蹺蹺板穩(wěn)定下來？體重不同的兩人能不能讓蹺蹺板穩(wěn)定下來？【思考思考】【猜想猜想】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器材: :測量的物理量測量的物理量: :力、力臂力、力臂討論：討論： A、B兩圖中的杠桿處于靜止兩圖中的杠桿

10、處于靜止狀態(tài)，實驗時采用哪幅圖狀態(tài)，實驗時采用哪幅圖？為什么為什么？1 1）實驗時，使杠桿在）實驗時，使杠桿在水平位置水平位置平衡，平衡，目的：目的：便于在杠桿上直接讀出力臂的大小。便于在杠桿上直接讀出力臂的大小。消除杠桿自重對實驗的影響消除杠桿自重對實驗的影響F1F1F2F2思考與討論思考與討論2 2） 杠桿兩端裝有兩只可以調(diào)節(jié)的螺母，作用杠桿兩端裝有兩只可以調(diào)節(jié)的螺母，作用是調(diào)節(jié)杠桿使杠桿在水平位置平衡。是調(diào)節(jié)杠桿使杠桿在水平位置平衡。調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)方法：左高左輕向左調(diào)左高左輕向左調(diào) 右高右輕向右調(diào)右高右輕向右調(diào)探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件3）實驗步驟實驗步驟：1. .調(diào)節(jié)杠桿在水

11、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豎直方向上拉，使杠桿在上拉，使杠桿在水平水平位置位置平衡，記下彈簧測力計示數(shù)。平衡，記下彈簧測力計示數(shù)。3. .改變鉤碼數(shù)量或位置，重復上面的步驟，改變鉤碼數(shù)量或位置，重復上面的步驟，得出得出三組三組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。4 4、進行實驗與收集證據(jù)、進行實驗與收集證據(jù)實驗次數(shù)實驗次數(shù) F1/NL1/cmF2/NL2/cm123456杠桿的平衡條件（杠桿原理）：杠桿的平衡條件（杠桿原理）：動力動力 X X 動力臂阻力動力臂阻力 X X 阻力臂阻力臂用字母表示為用字母表示為

12、: F1L1=F2L2或或結(jié)論：結(jié)論：當杠桿平衡時，動力臂是阻力當杠桿平衡時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一5 5、分析與論證：、分析與論證： 2 2、杠桿的平衡條件（杠桿原理）、杠桿的平衡條件（杠桿原理）交流與評估：交流與評估：1 1、若彈簧測力計不再豎直方向上拉會怎么樣？、若彈簧測力計不再豎直方向上拉會怎么樣？oBA 無法直接從杠桿上讀出力臂的大?。ù藷o法直接從杠桿上讀出力臂的大小（此時時l l1 1OA)OA)l1cBA尋找杠桿平衡的普遍性規(guī)律尋找杠桿平衡的普遍性規(guī)律, ,避避免偶然性免偶然性2 2、為何需要記錄多組數(shù)據(jù)、為何需要記錄多組數(shù)據(jù)

13、, ,這樣做的目的是這樣做的目的是什么？什么？例題：課本P78F 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 1 L L2 2 F F1 1 F F2 2這是省力杠桿這是省力杠桿三、杠桿的分類三、杠桿的分類1 1、省力杠桿：、省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿動力臂大于阻力臂的杠桿h hS=4hS=4hO OF F2 2F F1 1A AB BF F2 2F F1 1A AB B省力省力，費距離費距離省力杠桿的特點省力杠桿的特點舉例生活中省力杠桿（舉例生活中省力杠桿（4 4種以上）？種以上）？省力杠

14、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這是費力杠桿這是費力杠桿2 2、費力杠桿：、費力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿動力臂小于阻力臂的杠桿F F2 2F F1 1S=h/4S=h/4h hA AB BA AB BF F2 2F F1 1O O費力，省距離費力，省距離費力杠桿的特點費力杠桿的特點舉例？舉例？費力杠桿費力杠桿費力杠桿費力杠桿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 L

15、1 1=F=F2 2L L2 2LL1 1 = = L L2 2FF1 1 = = F F2 2這是等臂杠桿這是等臂杠桿不省力，也不省距離不省力，也不省距離等臂杠桿的特點等臂杠桿的特點3:3:等臂杠桿等臂杠桿: :動力臂等于阻力臂的杠桿動力臂等于阻力臂的杠桿杠桿平衡條件：杠桿平衡條件：三類杠桿：三類杠桿： 若若l1 1l2 2，則，則F F1 1 F F2 2若若l1 1= = l2 2，則，則F F1 1 F F2 2若若l1 1l2 2，則，則F F1 1 F F2 2省力杠桿省力杠桿等臂杠桿等臂杠桿費力杠桿費力杠桿小結(jié)：小結(jié)：判斷杠桿的類型，實際就是比較動力臂和阻力臂判斷杠桿的類型，實際

16、就是比較動力臂和阻力臂的大小。的大小。F F1 1l1 1F F2 2l2 2F F1 1F F2 2= =l2 2l1 1杠桿的分類杠桿的分類將下列杠桿分類將下列杠桿分類省力杠桿省力杠桿費力杠桿費力杠桿費力杠桿費力杠桿省力杠桿省力杠桿費力杠桿費力杠桿費力杠桿費力杠桿注：注：判斷杠桿的類型，實際就是比較判斷杠桿的類型，實際就是比較動力動力臂和阻力臂臂和阻力臂的大小的大小F2F1l2l1F2F1l2l1四、杠桿的應用四、杠桿的應用 杠桿的應用杠桿的應用 杠桿的應用杠桿的應用O Ol1 1=9 m=9 ml2 2=7 cm=7 cmF F1 1=200 N=200 NF F2 2例題：例題：由由F

17、 F1 1l1 1F F2 2l2 2 得：得：解析：解析：F F2 2= =F F1 1l1 1l2 2= =200 N200 N9 m9 m0.07 m0.07 m=2.57=2.5710104 4 N Nm m= =F F2 2g g= =10 N10 Nkgkg1 12.572.5710104 4 N N=2.57=2.5710103 3 kg = 2.57 tkg = 2.57 t 一根杠桿一根杠桿AB長長1m，支點距，支點距B端端0.4m，現(xiàn)如，現(xiàn)如圖所示在圖所示在A端掛一個重端掛一個重200N的物體的物體G1，若要使，若要使杠桿平衡，則要在杠桿平衡，則要在B端掛一多重的物體端掛一

18、多重的物體G2？ 解：根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2知知F1=G1=200N L1=1m 0.4m=0.6m F2=G2 L2=0.4m所以G1L1=G2 L2200N0.6m=G2O.4m 解得：解得：G2=300N怎么分呀？怎么分呀？哈哈哈哈我知道！我知道！ 杠桿的應用杠桿的應用O OG G1 1G G2 2l1 1l2 2G G1 1G G2 2即即G G1 1l1 1 G G2 2l2 2又又l1 1l2 2F F1 1l1 1 F F2 2l2 2五、杠桿原理的應用五、杠桿原理的應用 如圖，質(zhì)量可忽略的杠桿上所標的每一格長度都是如圖，質(zhì)量可忽略的杠桿上所標的每一格長度都是相等的

19、，相等的，0 0為支點，杠桿兩邊所掛的每一個鉤碼均相同，為支點，杠桿兩邊所掛的每一個鉤碼均相同，杠桿在水平位置平衡。在下列情況下，杠桿仍在水平位杠桿在水平位置平衡。在下列情況下，杠桿仍在水平位置保持平衡的是（置保持平衡的是（ ）A A兩邊都減少一個鉤碼兩邊都減少一個鉤碼B B兩邊的鉤碼下各加掛一個兩邊的鉤碼下各加掛一個 相同的鉤碼相同的鉤碼C C左邊鉤碼向右移一格，右邊鉤碼同時向左移一格左邊鉤碼向右移一格，右邊鉤碼同時向左移一格D D右邊加掛一個相同鉤碼，左邊鉤碼同時向左移一格右邊加掛一個相同鉤碼，左邊鉤碼同時向左移一格F1l1F2l2 F1l1 F2l22 2、動態(tài)平衡的分析、動態(tài)平衡的分析

20、 在已平衡的杠桿兩邊分別掛上不同數(shù)量的在已平衡的杠桿兩邊分別掛上不同數(shù)量的鉤碼（每個質(zhì)量相等），杠桿仍然平衡，如鉤碼（每個質(zhì)量相等），杠桿仍然平衡，如圖，則圖，則：左右力臂左右力臂L L1 1:L:L2 2=_?=_?L L1 1L L2 2在兩邊鉤碼下同時加掛一在兩邊鉤碼下同時加掛一個同樣的鉤碼，杠桿個同樣的鉤碼，杠桿_（填（填“能或不能能或不能”）平衡？）平衡？ _邊下降邊下降? ?1 1：2 2不能不能右右動態(tài)平衡的分析動態(tài)平衡的分析若想使下圖中杠桿再次水平平衡，可若想使下圖中杠桿再次水平平衡，可在在 _邊的鉤碼下再掛邊的鉤碼下再掛 _ _ 個鉤碼？個鉤碼？左左1 1若使再次平衡的杠桿兩

21、邊同時去掉若使再次平衡的杠桿兩邊同時去掉一個鉤碼，則一個鉤碼，則 _ _ _ _ 邊將下降，邊將下降，-“極端判斷法極端判斷法”左左 一根均勻銅絲，在中點處支住一根均勻銅絲，在中點處支住它剛好平衡，現(xiàn)將其右端從中它剛好平衡，現(xiàn)將其右端從中對折起來，如圖所示，則杠桿對折起來，如圖所示，則杠桿 A) A) 仍平衡；仍平衡； B)B)左端下降；左端下降； C)C)右端下降；右端下降； D)D)無法判斷。無法判斷。 動態(tài)平衡的分析動態(tài)平衡的分析 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 A端重力端重力G G相比（相比（ ）A. F=

22、GA. F=G；B. FB. F G G；C. F C. F G G；D. D. 無法比較。無法比較。A AO OB BF FG GA AB BC CD D動態(tài)平衡的分析動態(tài)平衡的分析 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 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. 無法比較。無法比較。L L2 2L L1 1A AO OB BF FG G 如圖所示，一個輕質(zhì)杠桿可繞軸如圖所示，一個輕質(zhì)杠桿可繞軸O O轉(zhuǎn)動，在直桿轉(zhuǎn)動，在直桿 的中點掛一

23、重物的中點掛一重物, ,在桿的另一端施加一個動力在桿的另一端施加一個動力F F， 將直桿從右下位置慢慢抬起到水平位置過程中，將直桿從右下位置慢慢抬起到水平位置過程中， 力力F F大小的變化情況是大小的變化情況是 ( )( ) A.A.一直增大一直增大 B.B.一直減小一直減小 C.C.保持不變保持不變 D.D.無法確定無法確定F F始終與桿垂直始終與桿垂直F F始終沿水平方向始終沿水平方向F F始終沿豎直方向始終沿豎直方向動態(tài)平衡的分析動態(tài)平衡的分析 如圖所示如圖所示, ,在一個輕質(zhì)杠桿在一個輕質(zhì)杠桿 的中點掛一重物的中點掛一重物, ,在桿的另在桿的另 一端施加一個動力一端施加一個動力F F，使杠，使杠 桿保持平衡桿保持平衡, ,然后向右轉(zhuǎn)動然后向右轉(zhuǎn)動 F F至水平方向，這一過程中至水平方向，這一過程中 F F變化情況是變化情況是 ( )( ) A.A.一直增大一直增大 B.B.一直減小一直減小 C.C.先變小后變大先變小后變大 D.D.先變大后變小先變大后變小思考：如何確定出使杠桿平衡的最小動力呢？思考：如何確定出使杠桿平衡的最小動力呢？動態(tài)平衡的分析動態(tài)平衡的分析五、杠桿原理的應用五、杠桿原理的應用3 3、最小動力的確定、最小動力的確定【方法方法】2 2、過動力作用點作最大動力臂