内容正文:
杠杆
目录
什么是杠杆
杠杆的组成
力臂作图
杠杆平衡条件
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什么是杠杆
人物简介:阿基米德
导入
阿基米德要撬地球这件事,相比大家都有所耳闻,那么是不是真的像他说的那样“给我一个支点,就能翘起整个地球呢?”
实际上,阿基米德之所以敢说出这么近乎癫狂的话,是因为他掌握了一个最伟大的发现-----杠杆,那么什么是杠杆呢?
杠杆的定义
这三个图片有什么共同特点?
1.都受到力的作用;
2.都绕固定点转动
3.都比较坚硬(不易发生形变)
杠杆的定义
共同点
杠杆:物理学中,将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。
杠杆的组成
1.支点:杠杆绕着转动的点O;
2.动力:使杠杆转动的力F1 ;
3.阻力:阻碍杠杆转动的力F2 ;
4.动力臂:从支点到动力作用线的距离l1
杠杆的五要素
5.阻力臂:从支点到阻力作用线的距离l2
l1
l2
O
F1
F2
注意:“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。
(1)杠杆的支点一定在杠杆上,可以在杠杆的任意位置。
(2)动力的作用点:动力在杠杆上的作用点。
阻力的作用点:阻力在杠杆上的作用点。
(3)力臂是支点到力的作用线。
深度剖析
进一步理解杠杆的“五要素”
进一步理解杠杆的“五要素”
力臂不一定在杠杆上,当力的作用线与杠杆不垂直时,力臂与杠杆不重合。力臂包含了力的作用点和力的方向两个要素。
杠杆可以是直的,也可以是弯的。即杠杆可以是各种各样的形状。
支点一定在杠杆上。动力和阻力可以在支点两侧,也可在支点同侧。作用在杠杆上的动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的,但动力和阻力的方向不一定相反。
F1的力臂l1
不在杠杆上。
力臂作图
第一步
第二步
第三步
第四步
先确定杠杆的支点O和动力、阻力的方向。
过力的作用点沿力的方向画出力的作用线。
注意: 必要时要用虚线将力的作用线延长。
从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,则从支点到垂线的距离就是力臂。
最后用大括号或箭头勾出力臂,并在旁边写上字母l1或l2。
画力臂的要求
力臂的三种表示方式
力臂的画法
动力臂l1
阻力F2
动力F1
阻力臂l2
以人用撬棒翘起物体为例——画出动力F1与阻力F2的力臂
支点O
力的
作用线
F1
F2
力臂作图练习
添加您的文本
1. 如图所示,请画出作用在杠杆B端上最小的动力F1和阻力F2的力臂l2.
F1
∟
l2
∟
思路:
①确定最大力臂:作用在B端上动力F1最小时,则动力臂最大,应该为OB。
②画力的作用线:过B点做与OB垂直的线段(即动力的作用线)。
③确定动力的方向:与阻力F2的作用效果相反,应该向上。
已知力画力臂
人的右手与鱼竿接触点为支点,左手的力为动力F1,鱼对鱼竿末端的拉力F2为阻力。如图所示。
.如图是使用钓鱼竿的示意图,O为支点,F1是手对竿的作用力,F2是鱼线对竿的作用力,请在图中画出F1、F2的力臂。
人的右手与鱼竿接触点为支点,左手的力为动力F1,鱼对鱼竿末端的拉力F2为阻力。如图所示。
思路:
最小力
【方法】
1、合理确定支点O和动力作用点
3、作动力作用线,判断阻力作用效果
2、连线支点和动力作用点为最大动力臂
4、根据“顺逆原则”确定动力方向
解题思路:最小力转化为最长力臂,即在杠杆上找到距离支点最远的点,两点之间的连线极为最长力臂
杠杆平衡条件
添加您的文本
杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
用字母表示为: F1l1=F2l2
【结论】
当杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
注意:
①应用公式计算时,单位要统一,即动力和阻力的单位要用牛(N),动力臂和阻力臂的单位要相同。
②杠杆是否平衡,取决于力和力臂的乘积;乘积相等就平衡;否则沿着乘积大的那端转动。
习题练习
如图3所示,O为轻质杠杆AB的支点,B点挂一重物G,若在B点施加F1、或在A点分别施加F2、F3、F4四个力后,杠杆均保持水平位置平衡,则这四个力中最小的力是( )
由图可知,O为支点,力F1与杠杆垂直,则力F1对应的动力臂为OB;力F3与杠杆垂直,则力F3对应的动力臂为OA;
由图可知,F2、F4对应的力臂都小于OA,而OB>OA,所以OB是最大的力臂;
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小;因为F1对应的动力臂最长,所以F1最小。
故A符合题意,选项B、C、D不符合题意。
A
习题练习
如图4所示为等刻度的轻质杠杆,在A处挂一个重为2牛的物体,若要使杠杆在水平位置平衡,则在B处施加的力( )
解析:设杠杆每一格长度是a,当B处的作用力与杠杆垂直向下时,
力臂最大,此时作用力最小,由杠杆平衡条件可得
FAlA=FB最小lB 即 2N×2L=FB最小×4a 解得 FB最小=1N
当作用在B处的力与杠杆不垂直时,力臂小于4a,作用力大于1N,因此要使杠杆平衡,作用在B处的力F ≥1N,故A符合题意. 选A。
A. 可能是2牛 B. 可能是0.5牛 C. 一定是1牛 D. 一定是4牛
A
感谢在场各位倾听
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