内容正文:
杠杆
四川省岳池县第一中学
龙平平
1. __________________________的硬棒叫杠杆。
2.杠杆绕着转动的固定点叫做______,使杠杆转动的力叫______,阻碍杠杆转动的力叫______,支点到动力作用线的距离叫________,支点到阻力作用线的距离叫________。
在力的作用下绕着固定点转动
支点
动力
阻力
动力臂
阻力臂
温故知新
在使用杠杆中,杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。
如图,在用杆秤称量物体重量时,可以直接在杆上的刻度读出物体的重量,这里表明当杠杆平衡时一定蕴含着某种关系?
一起来探究杠杆平衡时蕴含的关系或者说平衡的条件是什么?
想想议议
阅读77页实验部分,回答下列问题。
1. 实验过程中,用到了哪些实验器材?
3.实验前,要调节杠杆水平平衡,其目的是什么?
2.杠杆水平平衡时,力的方向和对应的力臂有怎样的关系?
4.该实验需改变力和力臂来实现多次实验,其目的是什么?
杠杆、钩码、铁架台
力与力臂垂直
避免偶然性,使实验结论具有普遍性。
(1)可以直接读出力臂(2)可以消除杠杆自身的重力的影响。
实验探究
杠杆的平衡条件
实验步骤:
(1)把杠杆安装在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母, 使杠杆在水平位置平衡。
调节杠杆在水平位置平衡的目的:
(1)可以从杠杆上直接读出力臂,不用测量。
(2)可以消除杠杆自身的重力对实验结果的影响。
左偏右调,
右偏左调。
平衡螺母
平衡螺母
(2)在杠杆两边挂不同数量的钩码,把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1,支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。(每个钩码重0.5N)
调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡,将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2的实验数据填入表中。
次数1
(3)分别在杠杆左右两侧挂上不同数量的钩码,调节它们的位置,直到杠杆平衡,记录实验数据。改变钩码的数量和位置重复上述实验。
次数2
次数3
实验数据:
实验结果表明:
杠杆的平衡条件是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1 l1 = F2 l2
(这就是阿基米德发现的杠杆原理)
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 10 0.5 20
2 1.5 10 1 15
3 2 5 0.5 20
(l1和 l2 单位相同即可)
【例题】在杭州动物园内,一位物理老师利用杠杆原理,仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(如图甲)。测量时用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆(如下图乙所示),吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时,弹簧测力计的示数F1=200N,测得l1为6m,l2为4cm。不计铁笼的质量,请估算大象的质量。 g取10 N/kg 。
甲
乙
O
l1=6m
l2=4cm
F1=200N
F2
由F1l1=F2l2 得:
解:
F2
=
F1 l1
l2
=
200N×6m
0.04m
=3×104N
m
=
F2
g
=
10N/kg
3×104N
=3×103kg=3t
=
G
g
例1:如图所示,分别沿力F1、F2、F3、的方向用力,使杠杆平衡,关于三个力的大小,下列说法正确的是( )
A.沿F1方向的力最小
B.沿F2方向的力最小
C.沿F3方向的力最小
D.三个力的大小相等
B
F3
F1
F2
O
l1
l3
l2
重点:如何做最小的力
杠杆上离支点最远的点与支点的连线就是最长的力臂,此时对应最小的动力。
例2: 如图所示,请画出作用在杠杆B端上最小的动力F1
F1
∟
省力杠杆
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
省力杠杆
省力杠杆
阅读79页“生活中的杠杆”,判断下面生活中常见的工具属于哪类杠杆?
想想议议
杠杆种类 力臂的关系 力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 ________ ________ _____________ 撬棒、起瓶器、手推车、夹钳等
费力杠杆 ________ ________ ______________ 镊子、钓鱼竿、筷子、船桨等
等臂杠杆 ________ _________ ________________________ 天平、定滑轮等
L1>L2
F1<F2
省力费距离
F1>F2
费力省距离
L1=L2
F1=F2
既不省力也不省距离
L1<L2
杠杆的分类
1.下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.启瓶器
B.切纸铡刀
C.食品夹
D.羊角锤
C
课堂训练
2.如图为探究杠杆平衡条件的实验装置,杠杆平衡时,钩码对杠杆的阻力F2=10N,阻力臂l2=20cm,测力计示数F1=25N,则动力臂l1为( )