9.1探究杠杆的平衡条件

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1、第一节第一节 科学探究：杠杆的平衡条件科学探究：杠杆的平衡条件第十章 机械与人给我一个支点，给我一个支点，我就能撑起整个我就能撑起整个地球地球！这三个用具有什这三个用具有什 么共同特点么共同特点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、比较坚硬在在力的作用力的作用下，下，能绕某一能绕某一固定点固定点转动的转动的硬棒硬棒，叫，叫做杠杆。做杠杆。力力固定点固定点硬棒硬棒注意：杠杆可以是弯曲的，但必需是硬的。注意：杠杆可以是弯曲的，但必需是硬的。汲水的桔槔汲水的桔槔古代的杠杆古代的杠杆古代的杠杆古代的杠杆OO OF1F1F2O支点支点 动力动力阻力阻力支点支点杠杆绕着转动

2、的固定点，用杠杆绕着转动的固定点，用OO表示。表示。动力动力使杠杆转动的力，用使杠杆转动的力，用F F1 1表示。表示。阻力阻力阻碍杠杆转动的力，用阻碍杠杆转动的力，用F F2 2表示。表示。杠杆示意图杠杆示意图:F F2 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F1F2L1L2O画出各力和力臂画出各力和力臂如图所示的杠杆

3、中，动力的力臂用L表示，图中所画力臂正确的是（）D练习练习1、在图中，画出力、在图中，画出力F对支点对支点O的力臂，并用字母的力臂，并用字母L标明。标明。OFLF1OL1L2F3F2L3它们是什么杠杆？它们是什么杠杆？L2F1F2L13、力臂的画法一找支点一找支点二画作用线二画作用线三过支点画垂线三过支点画垂线最后要把字母填最后要把字母填。F2F1OL1L23.3.若一力作用在杠杆上，作用点不变，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？但作用方向改变，力臂是否改变？答：要改变答：要改变FOL1L1什么是杠杆的平衡？什么是杠杆的平衡？当杠杆在动力和阻力的作用下，保当杠杆在动

4、力和阻力的作用下，保持持或或，我们，我们就说杠杆处于平衡。就说杠杆处于平衡。实验探究：杠杆的平衡条件实验探究：杠杆的平衡条件杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？之间存在着怎样的关系？F1+L1=F2+L2F1L1=F2L2F1/L1=F2/L2F1 L1=F2 L23、实验仪器：支架实验仪器：支架 杠杆杠杆 刻度尺刻度尺 细线细线 钩码钩码 思考与讨论 杠杆两端装置两只可调节的螺母，能 起什么作用?为什么要求杠杆静止时，在 水平位置呢?归纳结论作用是调节杠杆自身的平衡作用是调节杠杆自身的平衡因为这样力臂的数值在杠杆因为这样力臂的数值

5、在杠杆 上就能直接读出或量出。上就能直接读出或量出。OL1L2F1F2因为这样力臂的数值在因为这样力臂的数值在杠杆上杠杆上就能直接读出或量出。就能直接读出或量出。5、进行实验与收集证据实验次数实验次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm123实验表格6 6、分析与论证：、分析与论证：通过对以上数据的分析，你能发现什么规律？通过对以上数据的分析，你能发现什么规律？杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：动力动力 X 动力臂阻力动力臂阻力 X 阻力臂阻力臂用字母表示为用字母表示为:F1L1=F2L2或或杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：动力动力 X 动力臂阻力动力臂阻力 X 阻力臂阻力臂用字母表示为用字母表

6、示为:F1L1=F2L2或或结论：当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的结论：当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几倍，动力就是阻力的_ _例：一根杠杆动力臂与阻力臂之比是例：一根杠杆动力臂与阻力臂之比是3:2,要使杠要使杠杆平衡杆平衡,则动力与阻力之比是则动力与阻力之比是_.几分之一几分之一2 2：3 32.2.学习了关于杠杆的支点、学习了关于杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻动力、阻力、动力臂、阻力臂等概念力臂等概念.3.3.杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：F F1 1 L L1 1=F F2 2 L L2 21.1.杠杆的定义杠杆的定义例题例题1：如图，一轻质杆：如图，一轻质杆OA

7、一端固定一端固定在竖直墙上，可绕在竖直墙上，可绕O点转动，已知点转动，已知0A=0.3cm，OB=0.2cm,在在A点处悬挂点处悬挂一重物一重物G，质量为，质量为2kg，若在，若在B处施一处施一竖直向上的拉力竖直向上的拉力F，使杠杆在水平线，使杠杆在水平线上平衡，此时拉力上平衡，此时拉力F为多少？为多少？B BA AO OF Fw1 1、杠杆、杠杆 的点叫支点。动力臂是指的点叫支点。动力臂是指从从 的距离。的距离。w2 2、在研究杠杆的平衡条件实验中，、在研究杠杆的平衡条件实验中，应调节杠杆两端的应调节杠杆两端的 使杠杆在使杠杆在_ 位位置平衡。实验要记录置平衡。实验要记录 的数据有的数据有_

8、，_，_ _，_。实验的结论是实验的结论是:固定不动固定不动支点到动力作用线支点到动力作用线平衡螺母平衡螺母水平水平动力动力阻力阻力动力臂动力臂阻力臂阻力臂3、杠杆平衡时，动力为、杠杆平衡时，动力为10N，阻力为，阻力为40N，动力臂为动力臂为0.4m 求阻力臂。求阻力臂。4、一条扁担长、一条扁担长1.4m 左端挂左端挂300N重的重的物体，右端挂物体，右端挂400N重的物体，问人肩重的物体，问人肩能挑距左端多远的地方，扁担才能处于能挑距左端多远的地方，扁担才能处于水平平衡？水平平衡？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=

9、F=F2 2l l2 2 l l1 1ll2 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=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可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离省力杠杆的特点省力杠杆的特点省力杠杆省力杠杆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

10、l1 1=F=F2 2l l2 2 l l1 1 F F2 2这是费力杠杆这是费力杠杆费力杠杆费力杠杆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可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点费力杠杆费力杠杆 我们吃饭时，筷子是省力杠杆还是费力杠杆？想一想想一想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

11、 2l l2 2ll1 1=l l2 2FF1 1=F F2 2这是省力杠杆这是省力杠杆等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点小结小结省力杠杆的特点省力杠杆的特点 A A 动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂 B B 省力但是费距离省力但是费距离费力杠杆的特点费力杠杆的特点 A A 动力臂小于阻力臂动力臂小于阻力臂 B B 费力但是省距离费力但是省距离等臂杠杆的特点等臂杠杆的特点 A A 动力臂等于阻力臂动力臂等于阻力臂 B B 不省力也不省距离不省力也不省距离在下列工具中省力的是哪一组（）A.铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起钉子；B.镊子、钓鱼杆、剪子；C

12、.铡刀、天平、钓鱼杆；D.镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。练习一练习一练习二练习二下列说法中哪些是正确的（）A.使用杠杆一定会省力；B.省力杠杆的动力臂一定小于阻力臂；C.动力臂是支点到动力作用点的距离；D.等臂杠杆不省力也不省距离。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 G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

13、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。练习四练习四L L2 2L L1 1A AO OB BF FG G先画出力臂，先画出力臂，再进行判断再进行判断例例:如图是一个弯曲的杠杆，如图是一个弯曲的杠杆，O O是支点，是支点，在在A A处挂一重物处挂一重物G=10NG=10N，AO=BC=4cmAO=BC=4cm，OB=3cmOB=3cm，在，在C C点处加一个力点处加一个力F F，若使若使F F力最力最小，小，画出该力的方向画出该力的方向及力及力F F的的最小值最小值是是

14、(）A.8N B.10N C.5N D.13NA.8N B.10N C.5N D.13NAFcF2F2省力（费距离）杠杆（省力（费距离）杠杆（L1L2）费力（省距离）杠杆（费力（省距离）杠杆（L1L2）等臂杠杆（既不省力也不费力）等臂杠杆（既不省力也不费力）（L1=L2）2 2要求用一个最小的力要求用一个最小的力F,F,使图使图中的杠杆处于平衡状态中的杠杆处于平衡状态,请画出请画出这个力的示意图这个力的示意图,并标明它的力并标明它的力臂臂LF3F2 F4F1练习练习2、小红进行小制作时，需要、小红进行小制作时，需要剪一块白铁皮，最好选用下列剪剪一块白铁皮，最好选用下列剪刀中的刀中的 （）ABC

15、DD钳子钳子指甲刀举例这些能给我们提供方便的工具都称为机械这些能给我们提供方便的工具都称为机械复杂机械都是由简单机械组成的复杂机械都是由简单机械组成的（抽油机）1.两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡,则则()A.这两个力的大小必须相等这两个力的大小必须相等 B.这两个力的力臂长必须相等这两个力的力臂长必须相等 C.力臂较长的那个力比较大力臂较长的那个力比较大 D.力臂较长的那个力比较小力臂较长的那个力比较小2.要使右图杠杆保持平衡要使右图杠杆保持平衡,最省力的方向是最省力的方向是()ABCDoDA小资料小资料 “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

16、动地球。”这是这是希腊科学家阿基米德的一句名言。实际上，用杠杆希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移动地球是不可能的。但是这反映了阿基米镕发现杠杆规律后的兴奋心情。杠杆规律后的兴奋心情。几乎每一台机器中都少不了江杆，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

17、。能学会许多生理知识。小资料小资料 点点一下头或抬一下头是靠杠杆的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，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 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

18、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。小资料小资料 当你把脚尖翘起来的时候，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 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。