第4节 简单机械（第2课时）

第二课时杠杆平衡及分类 一 什么是杠杆 在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒 二 杠杆的五个要素 1 支点 O 2 动力 F1 3 阻力 F2 4 动力臂 L1 5 阻力臂 L2 复习 三 画杠杆示意图 O F1 F2 L2 L1 什么是杠杆平衡状态 杠杆在动力和阻力的作用下 保持静止状态 四 杠杆平衡 或匀速转动状态 我们就说杠杆处于平衡 杠杆应满足什么条件 才能保持平衡状态 1提出问题 杠杆平衡时 动力 动力臂 阻力 阻力臂之间存在着怎样的关系 2猜想与假设 假设一 假设二 假设三 假设四 F1 L1 F2 L2 F1 L1 F2 L2 F1 F2 L1 L2 F1 L1 F2 L2 五 杠杆平衡的条件 3设计实验 1 我们取杠杆的哪一种平衡状态 2 用什么作动力和阻力 如何测动力臂和阻力臂 如图所示 用一根带有刻度的均质木尺作为杠杆 用钩码的拉力来代替人的作用力 进行实验研究 F1 F2 O L2 L1 保持静止 4进行实验 1 把杠杆的中央支在支架上 调节杠杆两端的螺母 使杠杆在水平位置处于平衡状态 为什么要调节杠杆在水平位置平衡 而不使它处于倾斜状态平衡 F1 F2 L2 L1 倾斜状态时力臂比杠杆上的刻度小 要求杠杆静止时在水平位置 可以直接在杠杆上读出力臂的数值 2 在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码 并左右移动钩码悬挂的位置 直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态 这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力 左边记作动力F1 右边记作阻力F2 将动力和阻力填入表内 3 读出动力臂l1 阻力臂l2 并填入表内 4 改变力和力臂的数值 重复上述实验 共做4次 把有关数据填入表内 要记录哪些数据 怎样设计实验表格 F1 L1 F2 L2 5 分析与论证 分析实验数据 得出实验结论 动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂 F1 L1 F2 L2 记录表 杠杆平衡的条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂 F1 L1 F2 L2 或 F1 L1 F2 L2 即 F1 F2 1 若 n 则 F1 F2 1 n 杠杆上的动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的几分之一 阿基米德曾说过这样一句话 给我一个支点和一根足够长的棍 我就能撬动地球 如图 杠杆已平衡 1 若两端去掉相同质量的钩码 杠杆平衡吗 做一做 问题探究 2 将两端钩码向支点移同样的距离 杠杆平衡吗 如何用弹簧秤将该杠杆调平 如果将弹簧秤向上斜拉 读数发生怎样变化 为什么 因为力臂变小 读数变大 F L F L 弹簧秤向哪个方向更省力 F1 F2 F3 L3 L1 L2 阻力和阻力臂不变 L1最长 F1最小 杠杆省力不但与动力臂的长短有关 而且与阻力臂的长短有关 观察下图中所示的杠杆 比较它们的动力臂l1 阻力臂l2 动力F1 阻力F2的大小 你能得出什么结论 F1 F2 L1 L2 O O F1 L1 L2 F2 L1 L2 L1 L2 O F1 F2 O F1 F2 L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1 L2 上述四例已经判断出动力臂与阻力臂的大小关系 根据杠杆平衡条件 可以推理出动力与阻力的大小关系 你能区分省力杠杆 费力杠杆和等臂杠杆吗 六 杠杆的类型 L1 L2F1 F2 动力 阻力 L1F2 动力 阻力 L1 L2F1 F2 动力 阻力 省力 费距离 省距离 费力 既不省力也不省距离 你还能举出一些生活和生产中省力 费力和等臂杠杆的实例吗 如图所示 赛艇上的桨属于哪类杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 省力杠杆 省力杠杆 费力杠杆 省力杠杆 生活中的剪刀是属于杠杆 使用时哪些是省力杠杆 哪些是费力杠杆 动力臂大于阻力臂的剪刀 是属于省力杠杆 如图甲 乙 哪种剪纸方法省力 七 杠杆平衡条件的应用 根据F1 L1 F2 L2可以计算其中之一 例题 如图是铁道检修工用的道钉撬 有关尺寸见图 若在A点竖直向下作用200牛的力 道钉撬对道钉会产生多大的力 如果还不能将道钉撬出 在保持手的作用力大小和作用点不变的情况下 采用什么方法可增大道钉撬对道钉的作用力 解 据杠杆平衡条件F1l1 F2l2 可得 F2 F1l1 l2 200牛 120厘米 6厘米 4000牛 答 道钉撬对道钉能产生4000牛的力 将F1的方向与撬棒垂直 可增大撬棒对道钉的作用力 用铁锤拔钉的情景如图所示 由图中所提供的数据 求出钉子对铁锤的阻力 解 据杠杆平衡条件F1l1 F2l2 可得 F2 F1l1 l2 50牛 20厘米 2厘米 500牛 答 钉子对铁锤的阻力500牛 一位质量为50千克的同学在做俯卧撑时 他所受的重力可视为集中在A点 如图所示 请计算地面对双手的支持力至少多大 288牛 解 F1 F2l2 l1 490牛 1米 1 7米 答 略 手握处离支点近些还是远些更省力 小结 五 杠杆平衡的条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂 F1 L1 F2 L2 六 杠杆的类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 由动力臂和阻力臂大小判定 1 两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡 则 A 这两个力的大小必须相等B 这两个力的力臂长必须相等C 力臂较长的那个力比较大D 力臂较长的那个力比较小 D 2 一根轻质杠杆 在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时 杠杆恰好平衡 若将两边物重同时减少50牛 则杠杆 A 左端下沉