11.1 杠杆-2022-2023学年九年级上册物理同步备课讲义（苏科版）

Chapter 11第十一章 简单机械和功 1杠杆 [学习目标] 1. 知道什么是杠杆及杠杆五要素，会画杠杆的力臂； 2. 理解杠杆的平衡条件及应用，会判断省力杠杆和费力杠杆; 3. 杠杆平衡时最小动力的画法； 4. 杠杆平衡条件应用，省力费力杠杆的判断； 1． 杠杆：在力的作用下能绕着 转动的硬棒，这根硬棒就叫 。 1　 “硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下 的物体。 2　 杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。 2． 杠杆的五要素：(1)支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对 ；(2)动力：使杠杆 的力叫动力，用“F1”表示；(3)阻力： 杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；(4)动力臂：从支点到动力作用线的 ，用“l1”表示；(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的 ，用“l2”表示。 注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做 ，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫 。 力臂是点到线的距离，而不是支点到力的 的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为 ，对杠杆的转动不起作用。 3． 杠杆的平衡条件 1　 杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下 时，我们就说杠杆平衡了。 2　 杠杆的平衡条件实验 图(4) 图(5) a. 1)首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图(5)所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图(4)杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图(5)方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 b. 2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。 3　 杠杆的平衡条件： ×动力臂=阻力× ，或F1l1=F2l2。 1． 三种杠杆及应用举例： 1　 省力杠杆：当>时，F1<F2。例：扳手，撬棍，指甲刀。 2　 费力杠杆：当<时，F1>F2。例：钓鱼杆，船桨。 3　 等臂杠杆：当=时，F1=F2。例：天平 要点一、杠杆 1． 杠杆的定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。 2． 影响杠杆的五要素： 支点：杠杆绕着转动的固定点； 动力：使杠杆转动的力F1； 阻力：阻碍杠杆转动的力F2； 动力臂：从支点到动力作用线的距离； 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离； （方法提示：一找点；二画线；三作垂线段） 要点二、杠杆示意图的画法 1． 根据题意先确定支点O； 2． 确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长； 3． 从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂； 1　 第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。 2　 第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。 3　 第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。 甲 乙 丙 要点三、杠杆的平衡条件 1． 杠杆的平衡：杠杆处于静止或匀速转动状态 2． 杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1= F2或：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。即力与力臂成反比。 3． 欲使已平衡的杠杆在改变力或力臂后再次平衡，则应有改变后的两侧的力与力臂的乘积相等，或者是两边的力或力臂同时改变相同的倍数。（不是相同的大小） 4． 杠杆两端挂同种金属块平衡后，同时没入水中，杠杆仍然平衡；若挂不同种金属块，则杠杆失去平衡，密度较大的一端下沉。 要点四、杠杆的分类 杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用 省力杠杆 L1>L2 F1<F2 (动力<阻力) 省力 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等 费力杠杆 L1<L2 F1>F2 (动力>阻力) 费力 省距离 起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等 等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 (动力=阻力) 既不省力也不费力 天平、定滑轮等 1． 既省力又省距离的杠杆时不存在的。 2