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杠杆课件新授课

发布时间:2013-12-03 14:31:21  

第一节:杠
唐友东



一认识杠杆

提问:

a.

固定点 绕固定 点转动

b.

c.

不变形(硬棒)

这能 一 杠 根绕 根 杆 硬某 硬 定 棒一 棒 义 叫固 在 杠定 力 杆点 的 转作 动用 ,下 , :

.

2 杠杆的五要素:
? 一点;两力;两力臂;(动力作用点、阻 力作用点)

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人 体 内 的 杠 杆

“给我一个立足点,我就能移动地球。”这是 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 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。

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人 体 内 的 杠 杆

点一下头或抬一下头是靠杠杆的 作用(见图),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 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 从图里可以看出来低头比仰头要省力

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人 体 内 的 杠 杆

当曲肘把重物举起来的 时候,手臂也是一个杠杆(如 图)。肘关节是支点,支点左 右都有肌肉。这是一种费力 杠杆,举起一份的重量,肌 肉要化费6倍以上的力气,虽 然费力,但是可以赢得速度。

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人 体 内 的 杠 杆

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 支点,体重落在两者之间。这是一 个省力杠杆(如图),肌肉的拉力比 体重要小。而且脚越长越省力。

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人 体 内 的 杠 杆

如果你弯一下腰,肌肉就要 付出接近1200牛顿的拉力。这是 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)。 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 些。 以避免肌肉被拉伤。

这些都是杠杆

例1:找出下列支点
F2

支 点

F1

支 点
F1

例2:在下图中找出动 力的作用线
F2 F1 F1

下一张

怎样找力臂

(1):找出支点

(2):作出力的作用线(用虚线) (3):从支点作这些力的作用线的 垂线(用虚线) (4):标出垂直符号;标出力臂

作出下图的力臂

F1 F2 F1

提出问题: 杠杆平衡需要满足什么 样的条件呢?
想一想?

L2

O

L1 G1

G2

进行实验收集证据

实验序号
1 2 3

动力G1 (N)

动力臂L1 (m)

动力× 动力臂

阻力G2 (N)

阻力臂L2 (m)

阻力× 阻力臂

结论:杠杆平衡的条件是 动力×动力臂=阻力×阻力臂

提问:在现实生活中,你还能举 出哪些杠杆的实例呢?

4、杠杆的分类
? (1)省力杠杆:l >l ,则F <F ,使用这类 杠杆,可

以省力,但费距离。
1 2 1 2

? (2)费力杠杆:l <l ,则F >F ,使用这类 杠杆,虽然费力,但可以省距离。
1 2 1 2

? (3)等臂杠杆:l =l ,则F =F ,使用这类 杠杆,既不能省力,也不能省距离。
1 2 1 2

如图2所示,在杠杆的B处挂一物体G。 若要使杠杆保持水平静止,则在A端施 加动力的方向错误的是 [ ] A A.AC方向 B.AD方向 C.AE方向 D.AF方向


是开汽水瓶盖工具的受力示意图, 其中正确的是图 [ ]

B

图1为切纸刀正在切纸的示意图,F1 为动力,F2为阻力,其中正确的是 图 [ ]
[ ]

B

O
O

O

O

透彻理解力臂:

画出下列图中所示杠杆的力臂:
F1 L1 O L2 F2 F1

L1
O L2 F2

L3=0

F3

F1 L1 O F1 F2 L1 O L2 L2

F2

3.如下图所示,杠杆ab的中点挂一物体 G,杠杆可绕轴a转动,则水平拉力F的力 臂应是() ac
力臂是从支点到力的作用线的垂直距离 力臂是从支点开始;

二力使杠杆转动方向向反的理解:
.在下图中,无论怎样调节力的大小, 不可能平衡的杠杆是图 [ B]

1、如图所示,下列力臂画的正确的是: (C)

A
B

C

D

注意:力臂是支点到力的作用线
的垂直距离,不是支点到力的作 用点的距离。 思考讨论:

1 力臂是一定在杠杆上吗?
F1

L1
F2

答:不是

L2

2 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? L2 O L1 2 L2<L1 答:要改变

F

力臂的变化:

例1、如图所示,杠杆AB在弹簧秤的拉力作 用下保持静止,已知A为支点,若改变力的 方向至虚线位置,在这个过程中动力臂和阻力 臂各如何变化: L2 阻力臂不变
F2

动力臂变小

L1

1.在图中,O为支点,力臂最长 C 的力是 A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
L1=0 1同一点可以施加无数个方向的力

2这无数个方向的力的力臂不一定相同 3力的作用线通过支点的,力臂为零。

1.在图6中,O为支点,最小 的力是 [C] A.F1 B.F2 C.F3 D.F4

L1=0

? 如图所示,为使杠杆平衡,F1、F2、 F3三次分别作用在A点,其中—最小。 F1


?。


画出下列各力的力臂。



? 3.如图,一个绕O点转动的杠杆,已知 阻力F2的方向,以及动力F1的力臂,在 图中补全F2的力臂以及动力F1。

L2

F1

o L2
L1 F1

F2

? 5.请在图5中画出抽水机手柄A点所受 动力F1的力臂l1和B点所受阻力F2的示 意图。 F
2

L1

? 6 .如图lO所示简易吊车正在吊起重为 G的建筑材料,请在图中杠杆OB上分 别画上动力臂l1,和阻力臂l2.

F1 L1 F2

L2

? 2如图丙,O是简易晾衣架的支点,请 在图中作出绳子拉力F的力臂和衣服所 受重力的示意图.

G

F2

认识 掌握力臂:
1下列关于力臂的说法中正确的是( ) A E ? A、力臂是从支点到力的作用线的垂直距离 ? B.力臂是支点到

力的作用点的距离 C..杠杆的长度一定等于动力臂和 ? 阻力臂之和 D.力臂一定在杠杆上 ? E.有力作用在杠杆上,但力臂可能为零。

?

注意: 杠杆是否都是直的? 答:杠杆可以是直 的,也可以是弯的

(一) 画杠杆示意图

F1

o
L1

L2

F2

o L2
L1 F1

F2

o L1
F1

L2

F2

? 1、如图所示的人前臂可以看成杠杆,图中O为
支点,当肱二头肌将重力为40N的铅球2如图丙, O是简易晾衣架的支点,请在图中作出绳子拉力F 的力臂和衣服所受重力的示意图.,画出人的手 臂受到的阻力F2的示意图和阻力臂L2。

F1 L1

L2

F2

? 4 .请在图5中画出用瓶起子启瓶盖的 动力F1的力臂L1和阻力F2。

L1

F2

二 杠杆平衡条件:



三类杠杆:

省力杠杆(动力臂大于 阻力臂)
O

L2

L1
F1

F2

省力杠杆: 省力费距离
O

h1

h2

h1 > h2

费力杠杆(动力臂小于 阻力臂)
O

L2

L1 F1

F2

费力杠杆:费力省距离
O

h1

h2

h1 < h2

等臂杠杆(动力臂等于 阻力臂)
O

L2

L1

F2

F1

(三)分辨三类杠杆练习 例:如图所示的用具都是杠杆的应用。 请画出它们的示意图,并说明它们所属 的杠杆类型。

2 调整力臂大小,巧用杠杆:

例3:怎样撬这块石头,最省力?
A

A A O

O

? 例4:若有三种独轮车如图所示, 请你挑选一下,哪一种最适合( b )

图18

5 利用如图所示的杠杆提升重物G,不 计杆重,动力作用在A点,则此杠杆 (D ) A 一定是省力杠杆 B 一定是费力杠杆 A C 不可能是等臂杠杆 G D 可以是等臂杠杆 图 5-11

2.一个原来水平静止的杠杆,如果再 作用一个力后,杠杆仍能处于静止 状态,则此力可能是( C ) A. 竖直作用于动力点上 B. 竖直作用于阻力点上 C.作用在支点上,或力的作用线通 过支点 D. 作用在杠杆的任一点,但力的作 用线必须与杠杆垂直

1 最大力臂最小力问题:
例2:下图所示的杠杆。 (1)若以B为支点,请画出D点所 加最小力的示意图.
A B C D

(2)若以C为支点,请画出D点所 加最小力的示意图。
A B

C

D

(2)若以D为支点,请画出D点所 加最小力的示意图。
F1
A B

C

D

O

A

A

A
G

图 5-11

1 画出下列各图中A点所加最小力的示意图:
O

A

A

A
G

图 5-11

分析从1到2,测力计示数如何变化:
最大力臂;

力臂先变大再变小;

读数先变小再变大

LI

G L2=O

分析力臂如何变化? 再分析力大小的变化? 分析是省力杠杆,还是费力杠杆?

例1 下图中,力F与杠杆始终垂直,用力F
拉着杠杆,由竖直位置转到水平位置,则 力F的大小: A:一直变大; B:一直变小; C 先大后小; D先小后大 F E 不变 F无法确定
F

分析是省力,还是费力?

F O
L1 L1 L2

F

L2=0

F O
L1 L1 L2

F

L1不变
L2=0

L2变大

4 如图所示,O为支点,OA=AB=BC 则F1与F2两力

之比为( A ) A.3∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.1∶2

3.杠杆左右两端分别挂有重物是40牛 和50牛.此时杠杆平衡,若使两端物 体都减少10牛.则( B ) A. 左端下沉 C. 仍然平衡 B. 右端下沉 D. 不能确定

? 一根杠杆长1米,支点O在它的最左端,现 将一G为90牛顿的重物放在距O点20厘米处, 若使杠杆处于水平静止状态,则动力作用 2 在杠杆最右端时,沿____方向时,动力最 小,且动力的大小是______牛顿。 18 2 1 3


已知动力臂是阻力臂的3倍,那么阻力 是动力的几倍?
3

如图每个钩码重都是2牛,左边钩码对 曲臂杠杆作用力的力臂是20厘米,杠 杆忽略不计,那么右边的作用力的力 臂是多少? 10

? 如图,如果已知弹簧秤对杠杆拉力的 力臂与钩码对杠杆拉力的力臂之比为 7:3,弹簧秤读数是6牛,杠杆重忽略 不计,那么钩码的重多少?

14

? 1.用铁棍撬起一块重500牛顿的石头, 已知动力臂是1米,阻力臂是20厘米, 撬起该石头至少要用多少牛顿的力。

100

? 例5. 有一个量程为10牛的弹簧测力计, 现用它测量一个大西瓜所受的重力, 其他辅助器材可任意选用,但不得切 割西瓜,请设计2种方法测出它所受的 重力。要求: ? (1)写出设计方案(或画示意图) ? (2)写出操作步骤和被测的物理量 ? (3)写出被测结果的表达式。

方法一: 实验方案:如图所示,找一根米尺,使其充当杠 杆,西瓜对杠杆的作用力为阻力,弹簧测力计的拉 力为动力,根据杠杆平衡条件就可以测得大西瓜受 到的重力。
实验步骤: 1. 将米尺一端架在桌上,用网兜将西瓜挂在米尺 上,在米尺的另一端用绳通过弹簧测力计向上提起 使米尺在水平位置平衡。 2. 记录支点到网兜、弹簧测力计的距离 结果:根据杠杆平衡条件有 l2 G ? F拉 Gl1 ? F拉 l2

方法二: 实验方案:利用如图所示的滑轮组,可以测得 实验步骤:大西瓜受到的重力 1. 测量动滑轮受到的重力 G 动 2. 将滑动组按照如图所示的方法组装。 3. 用弹簧测力计竖直向上提着物体,记下此时 弹簧测力计的示数 F拉


结果:
1 F拉 ? G动 ? G 5

?

?

G ? 5F拉 ? G动

练习一
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. 铡刀、天平、钓鱼杆; D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。

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。

练习三
图中的等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳 子的拉力F与A端重力G相比( ) A O B A. F=G; B. F〈 G; G C. F

〉G; F 提示 D. 无法比较。

练习三
图中的等臂杠杆处于水平位置并静止, B端绳子的拉力F与A端重力G相比( ) A. F=G; A O B B. F〈 G; L2 L1 C. F 〉G; G F 先画出力臂 D. 无法比较。
再进行判断

? 填空: 支点到力作用线的垂直距离 1 力臂是________________________. 省力 L1>L2 2省力杠杆的特点是_______,好处是______, 撬棒,铡刀,压井手柄 缺点是______,举例:___________________ 费距离 L1<L2 省距离 费力杠杆的特点是_______,好处是______, 钓鱼竿,铁锹,理发剪刀 费力 缺点是______,举例:___________________ 使用方便 等臂杠杆的特点是_______,好处是______, L1=L2 不省力不 缺点是______,举例:___________________ 天平,定滑轮
费力

3杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2 是:_______________________. 4 使用下图中机械好处是 省距离:伸缩臂伸缩一点点,物体 就移动很大一段距离 ___________________________

三 反馈检测:

杠杆结构
动力作用线

阻力臂L2

支点O F1 动力臂L1

F2

阻力作用线


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