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九年级上科学3.3杠杆

发布时间:2014-02-06 14:55:43  

Chapter 3 能量的转化与守恒

3.3 认识简单机械

各种各样的机械极大地减轻了人类的劳动强度, 提高了工业生产的效率;

生产生活中的 机械往往十分 复杂 但再复杂的机 械也是由最简 单的机械组合 而成

汽车装配车间

杠杆
开瓶器既是一种被称为杠杆(Lever)的简单机械

当在撬棒上作用一个足够大的力F时, 会看到什么现象;
一根硬棒若果在力的作用下,能 绕固定点转动,这根硬棒就叫做 杠杆;其中,使杠杆绕着转动的固 定点O叫做支点;使杠杆转动的 力F1叫做动力;阻碍杠杆转动 的力F2叫做阻力;从支点到动 力作用线的距离L1叫做动力臂; 从支点到阻力作用线的距离L2 叫做阻力臂;

F1

O F2 L1 L2

硬棒即指杠杆在转动过程中不会发生形变

实际应用的杠杆形状各异,可以是直的也可以是弯的

实际生活中的杠杆

F1

O

F2

F1

O

F2

F1

O

F2

O

F1

F2

F1

F2

O

F1 O F2

O F2 F1

F2

O F1

F1

O

F2

探究杠杆的平衡
砝码重0.1kg,杠杆长2m分别记录每次平衡后F1、F2、L1、L2的大小

F1

L1

L2

F2

① F1=1N;F2=1N;L1=1m;L2=1m

在左侧杠杆上增加一个砝码,右端不动,调平天平;

F1

L1

L2

F2

② F1=2N;F2=1N;L1=0.5m;L2=1m

在左侧杠杆上再增加一个砝码,右端不动,调平天平;

L1 F1

L2 F2

③ F1=3N;F2=1N;L1=0.33m;L2=1m

在左侧杠杆上继续增加一个砝码,右端不动,调平天平;

L1 F1

L2 F2

④ F1=4N;F2=1N;L1=0.25m;L2=1m

数据整理:

F1/N L1/m F2/N L2/m

1 2 3 4

1 2 3 4

1 0.5 0.33 0.25

1 1 1 1

1 1 1 1

通过实验,我们可以得到杠杆平衡的条件为: 动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂 即F1L1=F2L2

试分析为使杠杆平衡,右端所加的力中哪个最小?

L1’’ L1’’’

F1L1=F2L2

等式右端F2L2不变

F2

L2

O

L1’ L1 F1 F1’

L1’最长,故F1’最小

F1’’’
F1’’

故对杠杆施力时,垂直于杠杆方向最为省力

比较两个杠杆的异同

动力小于阻力,称为省力杠杆

F1<F2

F2

O F1

但动力臂较长

F1

F1>F2
动力大于阻力,称为费力杠杆 动力臂较短,节约了空间

O

F2

费力杠杆

等臂杠杆(近似)

省力杠杆

判断剪刀省力与否,需根据实际的力臂长短进行分析

F1 手托铲子 F1 O G O

f2

(对铲子作受力分析)

闲置放置时

N2

G N1 正常使用中 F2 f1

补充:力矩和转动平衡 力矩
物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 即:M=L×F 一个有固定转动轴的物体在力的作用下,如果保 持静止(或匀速圆周运动)状态,我们称这个物体 处于转动平衡状态; 转动平衡,指在一个转动轴上受到几个力的同时 作用下转动轴处于静止状态或匀速转动,此时各 力的力矩代数和为零。 即 ∑ M顺时针= ∑ M逆时针

转动平衡 F2 F1 L

2 L1

F3 O L3 L4 F4

平衡时:

F1×L1+ F3×L 3= F2×L2 + F4×L4

杠杆就是转动平衡的一种

小结 杠杆类型 杠杆特点
L1>L2
F1<F2 (动力<阻力) L1<L2

杠杆优点 省力

杠杆缺点 费距离

应用 扳手

省力杠杆

费力杠杆

F1>F2 (动力>阻力) L1=L2

省距离

费力

鱼竿

等臂杠杆

F1=F2 (动力=阻力)

既不省力也不省距离

天平


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