★杠杆 (1).ppt
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1、杠杠 杆杆学习要点学习要点n1、什么叫杠杆?杠杆的五要素分别指的是什么?n2、怎样理解力臂?如何画力臂?n3、怎样判断杠杆的动力和阻力?n4、如何探究杠杆的平衡条件?n5、列举杠杆在生活中应用的例子。简单机械:简单机械:杠杆、滑轮等。杠杆、滑轮等。任何复杂而先进的机械,都是由杠杆、滑任何复杂而先进的机械,都是由杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械组合而成的。轮、轮轴、斜面等简单机械组合而成的。一一一一.认识杠杆(图案一)认识杠杆(图案一)认识杠杆(图案一)认识杠杆(图案一)认识杠杆(图案二)认识杠杆(图案二)一、杠杆的概念一、杠杆的概念1.2.3.固定点绕固定点转动硬棒力力的的定定义义在在力力的的
2、作作用用下下,绕绕固固定定点点转转动动的的硬硬棒棒叫叫杠杠杆杆。棍棒成为杠杆的条件:棍棒成为杠杆的条件:(1 1)棍棒可以是任意形状,但必须是硬的,不易)棍棒可以是任意形状,但必须是硬的,不易变形。变形。(2 2)要有动力和阻力的作用。)要有动力和阻力的作用。(3 3)要有一个固定点。)要有一个固定点。n杠杆是否都是直的?杠杆是否都是直的?答答:杠杆可以是直的,也可以杠杆可以是直的,也可以是弯的,是弯的,但必须是硬的。但必须是硬的。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:要改变答:要改变FOL1L1重要概
3、念重要概念支点支点动力动力动力臂动力臂阻力阻力阻力臂阻力臂杠杆绕着转动的固定点,用杠杆绕着转动的固定点,用OO表示。表示。使杠杆转动的力,用使杠杆转动的力,用F1F1表示。表示。从支点到动力作用线的距离,用从支点到动力作用线的距离,用L1L1表示。表示。阻碍杠杆转动的力,用阻碍杠杆转动的力,用F2F2表示。表示。从支点到阻力作用线的距离,用从支点到阻力作用线的距离,用L2L2表示。表示。A A、力的作用线:通过力的作用点,沿力的方向所画的一条直线。、力的作用线:通过力的作用点,沿力的方向所画的一条直线。B B、距离:点到直线的垂线段的长度。、距离:点到直线的垂线段的长度。力臂可能在杠杆上,也可
4、能不在杠杆上。力臂可能在杠杆上,也可能不在杠杆上。若一个力作用在杠杆上,作用点不变,但是作用的方向改变,若一个力作用在杠杆上,作用点不变,但是作用的方向改变,力臂是要改变的。力臂是要改变的。二、杠杆的五要素二、杠杆的五要素支点可以在棒的一端,也可以在棒上其他位置。杠杆转动时,支点的位置是支点可以在棒的一端,也可以在棒上其他位置。杠杆转动时,支点的位置是相对固定的。相对固定的。不论动力、阻力,杠杆都是其他物体作用在杠杆上的力,杠杆是受力物体。不论动力、阻力,杠杆都是其他物体作用在杠杆上的力,杠杆是受力物体。如果力的作用线通过支点,对杠杆不起作用,该力的力臂则为如果力的作用线通过支点,对杠杆不起作
5、用,该力的力臂则为0 0。(力力力力的的的的作作作作用用用用线线线线)动力臂动力臂动力臂动力臂阻力臂阻力臂阻力臂阻力臂动动力力阻阻力力(力力力力的的的的作作作作用用用用线线线线)o支点支点支点支点杠杆杠杆“五要素五要素”oF F1 1F F2 2L1L2各各种种工具的工具的动动力力点点、阻阻力力点点及支及支点点 筷子筷子開瓶器開瓶器鑷子鑷子指甲剪指甲剪支点动动力力点点阻力点支点动动力力点点阻力点支点动动力力点点阻力点支点动动力力点点阻力点提问:什么是力臂?提问:什么是力臂?答:力臂是支点到力的作用线的垂直距离。力臂是支点到力的作用线的垂直距离。思考:力臂是一定在杠杆上吗?力臂是一定在杠杆上吗?
6、答:不是想一想?F1F2L1L2 1 1、力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点至力、力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点至力的作用点的距离。的作用点的距离。2 2、力臂的确定方法。、力臂的确定方法。首先找到首先找到支点支点。分析受力,确定各分析受力,确定各力的作用点和力的方向力的作用点和力的方向,作力的示意,作力的示意图。图。过过力的作用点力的作用点,在力的方向上作出,在力的方向上作出力的作用线力的作用线,力的作,力的作用线的延长线用用线的延长线用虚线虚线画出。画出。从支点出发,向力的作用线或延长线作从支点出发,向力的作用线或延长线作垂线垂线,垂足垂足,画,画出两线交点的出两线
7、交点的垂足垂足。从支点到垂足的长度即为力臂的大小,力臂用从支点到垂足的长度即为力臂的大小,力臂用虚线虚线表示,表示,力臂两端点用大括号标出并注明字母力臂两端点用大括号标出并注明字母L(L(如如L1L1或或L2)L2)。字母的脚标。字母的脚标与相应力的角标一致。与相应力的角标一致。力臂的作法力臂的作法题型题型:杠杆和五要素的理解:杠杆和五要素的理解错误:错误:只有在力的作用下,能够绕固定点转动的直棒才是杠杆。(如羊角锤是弯曲的杠杆。)只有在力的作用下,绕固定点转动的硬棒才是杠杆。(天平上的横梁,在静止不动时也认为是杠杆,)力臂总是在杠杆上的。(力臂也可以不在杠杆上。)动力臂是指支点到动力作用点的
8、距离。动力臂与阻力臂之和等于杠杆长。当力的作用线通过支点时,力臂最大。如图所示的杠杆在水平位置平衡,请在图中画出拉力如图所示的杠杆在水平位置平衡,请在图中画出拉力F F的力臂的力臂L2L2。解:画出杠杆OAB示意图。找到支点0,BC为力的作用线,画出力臂L。如图所示的是斜拉旅行箱站立时的简化模型。箱内物品有轻如图所示的是斜拉旅行箱站立时的简化模型。箱内物品有轻有重,较重物品是放在箱的上部还是下部省力呢有重,较重物品是放在箱的上部还是下部省力呢?请画出它的动请画出它的动力臂力臂L1L1和阻力臂和阻力臂L2L2。(忽略箱体和轻物品的重力)忽略箱体和轻物品的重力)解:解:本题杠杆的五要素见图所示。不
9、论重物体放在何处,动力臂本题杠杆的五要素见图所示。不论重物体放在何处,动力臂L1L1、阻力、阻力FzFz(即物重即物重)是不变的,根据杠杆平衡条件可知,要想是不变的,根据杠杆平衡条件可知,要想省力省力(即减小即减小F1)F1),只有减小阻力臂,只有减小阻力臂L2L2,即将重物体放在箱的下,即将重物体放在箱的下部。部。l1F1l2F2o杠杆示意图的作法(扳钉子)杠杆示意图的作法(扳钉子)oF F1 1F F2 2L2L1oF F1 1F F2 2L1L2F2F1L1L2OOF1F2L2L1l1F1l2F2杠杆平衡的条件杠杆平衡的条件杠杆的平衡杠杆的平衡杠杆在动力和阻力的共同作用下,处于静止状态,
10、或绕支点作匀速转动时,都叫做杠杆平衡杠杆平衡。探究杠杆平衡条件的探究杠杆平衡条件的实验实验一、实验的目的:一、实验的目的:探究杠杆平衡的条件探究杠杆平衡的条件 二、实验器材:二、实验器材:带有刻度的杠杆、铁架台、测力计、钩码、带有刻度的杠杆、铁架台、测力计、钩码、线。线。杠杆尺的特点杠杆尺的特点 1 1、横杠能围绕支点转动。、横杠能围绕支点转动。2 2、横杠处于平衡状态。、横杠处于平衡状态。3 3、横杠左右两边有小格,、横杠左右两边有小格,距离相等。距离相等。挂在杠杆尺挂在杠杆尺左边的钩码左边的钩码看作是重物,看作是重物,钩码挂的格钩码挂的格数就是重点数就是重点的位置。的位置。挂在杠杆尺右挂在
11、杠杆尺右边的钩码的重边的钩码的重量就是提起重量就是提起重物所用的力。物所用的力。钩码挂的格数钩码挂的格数就是力点的位就是力点的位置。置。1 1、把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的螺母,、把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在使杠杆在水平位置水平位置上保持平衡。上保持平衡。2 2、用线系着钩码,分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的个、用线系着钩码,分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的个数或在杠杆上的位置、使杠杆在水平位置上仍保持平衡。数或在杠杆上的位置、使杠杆在水平位置上仍保持平衡。使杠使杠杆在水平位置重新平衡,目的是从杠杆上的刻度杆在水平位置重新平衡,目的是从杠杆上的刻度 值直接读出
12、值直接读出力臂的长度。力臂的长度。把支点右侧的钩码作用于杠杆上的力(等于钩码所受的重把支点右侧的钩码作用于杠杆上的力(等于钩码所受的重力)当作动力力)当作动力F1F1,把支点左侧的钩码作用于杠杆上的力当作阻,把支点左侧的钩码作用于杠杆上的力当作阻力力F2F2。记下动力。记下动力F1F1、阻力、阻力F2F2、动力臂、动力臂L1L1、阻力臂、阻力臂L2L2的数值。的数值。3 3、改变力和力臂的数值,再做三次实验,将结果填入下、改变力和力臂的数值,再做三次实验,将结果填入下表。表。三、实验步骤三、实验步骤实验实验次数次数动力动力F F1 1(N N)动力臂动力臂l l1 1 (m m)动力动力 动力
13、臂动力臂(N Nm m)阻阻F F2 2(N)(N)阻力臂阻力臂l l2 2/cm/cm阻力阻力 阻力臂阻力臂(N Nm m)123数据记录数据记录4、对表格中的数据进行分析,可以得出的初步结论是:、对表格中的数据进行分析,可以得出的初步结论是:综合上述实验可以初步得出,杠杆平衡的条件是:综合上述实验可以初步得出,杠杆平衡的条件是:注意事项:注意事项:1 1、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺、在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆水平平衡。母,使杠杆水平平衡。2 2、挂钩码后,不能再动平衡螺母。、挂钩码后,不能再动平衡螺母。3 3、读数时,杠杆仍要求是处于水平平衡状、读数时,杠杆仍要求
14、是处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度。态,以便直接读出力臂的长度。杠杆的平衡条件:动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂上式的意义是:动力臂是阻力臂的几倍,动力上式的意义是:动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。就是阻力的几分之一。例如用抽水机抽水时,加例如用抽水机抽水时,加在抽水机手柄上的力是在抽水机手柄上的力是150150牛,如果动力臂是牛,如果动力臂是6060厘米,厘米,阻力臂阻力臂5 5厘米,即动力臂是阻力臂的厘米,即动力臂是阻力臂的4 4倍,动力就是倍,动力就是阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力是是600600牛
15、。牛。杠杆的分类杠杆的分类 铲子铲子省力杠杆省力杠杆 费力杠杆费力杠杆既不省力、也不费力杠杆既不省力、也不费力杠杆杠杆杠杆三点三点之间之间的关的关系系分类分类用力点到用力点到支点的距支点的距离大于阻离大于阻力点到支力点到支点的距离点的距离用力点到用力点到支点的距支点的距离小于阻离小于阻力点到支力点到支点的距离点的距离用力点到支点的距用力点到支点的距离等于阻力点到支离等于阻力点到支点的距离点的距离火钳火钳核桃剪核桃剪镊子镊子天平天平筷子筷子开瓶器开瓶器定滑轮定滑轮 1 1、省力杠杆、省力杠杆 动力臂大于阻力臂的杠杆,平衡时阻力大于动力,省力费距离。动力臂大于阻力臂的杠杆,平衡时阻力大于动力,省力
16、费距离。若若L L1 1L L2 2,则,则F F111F F2 2 如筷子、镊子、食品钳、缝纫机的脚踏板、船桨、钓鱼杆等。如筷子、镊子、食品钳、缝纫机的脚踏板、船桨、钓鱼杆等。3 3、等臂杠杆、等臂杠杆 动力臂等于阻力臂的杠杆,使用这种杠杆既不省力,也不费力,动力臂等于阻力臂的杠杆,使用这种杠杆既不省力,也不费力,既不省距离,也不费距离。既不省距离,也不费距离。若若l l1=1=l l2 2,则,则F F1=1=F F2 2 如摩天轮、天平的横梁等。如摩天轮、天平的横梁等。理解:理解:1 1、省力杠杆,省力但费距离;费力杠杆,费力但省距离;既、省力杠杆,省力但费距离;费力杠杆,费力但省距离;
17、既省力又省距离的杠杆是没有的。省力又省距离的杠杆是没有的。2 2、判断杠杆省力或费力的方法:、判断杠杆省力或费力的方法:(1 1)画出杠杆的示意图,标出杠杆的支点、动力、阻力、动力)画出杠杆的示意图,标出杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂;臂和阻力臂;(2 2)通过判断杠杆动力臂与阻力臂的大小来确定。)通过判断杠杆动力臂与阻力臂的大小来确定。支点支点用力点用力点阻力阻力点点阻力点阻力点支点支点用力点用力点理发剪理发剪铁皮剪铁皮剪通过对力点、重点、支点的分析,理发剪是费力杠杆,铁皮剪是省力杠杆。填空题填空题 杠杆处于静止或匀速转动的状态叫杠杆平衡,杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2;当杠杆的
18、动力臂比阻力臂短时是费力杠杆,但可省距离。下面举出的是几种根据杠杆原理制成的工具:A.钳子;B.铡刀;C.镊子;D.理发剪子;E.剪铁皮剪子;F.天平;G.定滑轮;H.起钉锤;I.指甲刀;J.起子;K.缝纫机踏板.其中A B E H I J 是省力杠杆,C D K是费力杠杆,F G等臂杠杆。天平实质上是一个等臂 杠杆,它的工作原理是杠杆原理;定滑轮实质是一个等臂杠杆,它不省力,但可以改变力的方向;动滑轮的实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆,它可以省一半力,但不改变力的方向。如图,把重30N的物体匀速向上拉起,弹簧测力计的示数是16N,若不计摩擦,拉力F=16N,动滑轮重2N。有一杆秤,若秤砣末端掉
19、了一小块物体,则测得的物体质量比真实值大;若秤盘端掉了一小块物体,则测得的物体质量比真实值小;若两端末同时掉了同质量的一小块物体,则测得物体的质量比真实值大。在研究杠杆平衡的条件实验中,所用的器材有带刻度的杠杆、铁架台、钩码、线和弹簧测力计等,在图中每一个钩码质量均相同,杠杆已平衡,如果此时将两边的钩码同时远离支点一格,则杠杆将不能平衡(填“能”“不能”)。一个杠杆的动力臂与阻力臂之比为41,则该杠杆是省力杠杆,动力与阻力之比是14.若此杠杆受到的阻力是60N,则当动力为15N时,杠杆处于平衡状态。用一个滑轮组提升重物,当拉力F将绳子自由端拉下2m时,物体才上升0.5m,由此可知该滑轮组是一个
20、省力(填“省力”“费力”)机械.如果物重是400N,则拉力F=100N。(不计滑轮和绳重,不考虑摩擦)简单机械在我国古代就有了很多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个应用。图中是现在演电影场景中模仿古时护城河而设计的一个吊桥,在吊桥上安装了一个定滑轮,它的作用是改变用力方向,吊桥相当于一个杠杆,其中它的支点是C点。如图是杆秤的示意图。A、B是此杆秤的两个提纽,当分别用两提纽称物体质量时,且秤砣都在杆秤同一位置,则使用提纽时称量的物体质量要大;如果将提纽B由原来的细绳换成质量较大的细铁丝,那么,使用提纽称量物体质量时将不准确,且称得的物体的质量将比物体的真实质量(填“大”“小”)。AA小的
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