簡單機械杠桿基礎(chǔ)知識

簡單機械-杠桿基礎(chǔ)知識精講年級：九年級科目：科學種類：同步制作人：王要【知識新授】：杠桿一、杠桿(1)杠桿①定義：一根硬棒，在力的作用下若是可以繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。②杠桿五要素：支點O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點；動力F1：使杠桿轉(zhuǎn)動的力；阻力F2：阻攔杠桿轉(zhuǎn)動的力；動力臂l1：支點到動力作用線的距離；阻力臂l2：支點到阻力作用線的距離。(2)杠桿的平衡條件①杠桿平衡：當有兩個力或幾個力作用在杠桿上，若杠桿保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，則杠桿平衡。②平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂即F1L1=F2L2(3)杠桿的分類種類力臂關(guān)系力的關(guān)系特點應用舉例省力杠桿費力杠桿等臂杠桿(4)實驗研究：杠桿的平衡條件1、器材：杠桿和它的支架，鉤碼、尺、線。2、實驗操作步驟。①如圖，將杠桿的支點支在支架上，調(diào)治杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平川址處于平衡狀態(tài)。思慮：為什么杠桿要處于水平川址平衡?②在杠桿的兩邊分別掛上不同樣數(shù)量的鉤碼，在杠桿上左右搬動懸掛的地址，直到杠桿再次達到水平川址處于平衡狀態(tài)。③用直尺量出動力臂L1、阻力臂L2，填入表內(nèi)。④改變力和力臂的大小，重復上述實驗4次，將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表內(nèi)。解析綜合上述各組數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：F1L1=F2L2(5)注意：①杠桿可以是直的，也可以是彎的。②動力和阻力使杠桿的轉(zhuǎn)動方向恰巧相反。決定杠桿轉(zhuǎn)動的是力和力臂的乘積大小。③要使動力最小，必定使動力臂最長（以下兩圖所示）。④實質(zhì)應用中要分清五要素，在列平衡式求解。【經(jīng)典例題】【例1】使用杠桿為我們的生活帶來方便，以下杠桿的使用可以省距離的是（）A.開瓶器B．鑷子C.鉗子D．自行車手閘參照答案：B【解析】：A、開瓶器在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，但費距離；B、鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，但省距離；C、鉗子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，但費距離；D、自行車手閘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，但費距離；應選

B．【例

2】以下列圖的四種情況中，所使用的杠桿屬于費力杠桿的是（

）羊角錘

B．筷子C.啟瓶器

D．獨輪車參照答案：

B【解析】：A、羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不吻合題意．B、筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，吻合題意．C、啟瓶器在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不吻合題意．D、獨輪車在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，不吻合題意．應選B．【例3】如圖為用瓶起開啟瓶蓋的情況，關(guān)于該瓶起使用時的杠桿表示圖正確的是（）A．B．C．D．參照答案：D【解析】：在使用瓶起時，支點在最前端，而AB的支點搞錯，因此錯誤；動力F1方向向上，而阻力F2方向向下，因此C錯誤、D正確．應選D．三．作圖題（共5小題）【例4】依照題目要求作圖，如圖，舉著啞鈴的前臂骨骼可看作杠桿，畫出動力F1的表示圖及阻力F2的力臂L2．參照答案：以以下列圖【解析】：當手握啞鈴向上曲肘時，若把前臂看作杠桿，支點在肘關(guān)節(jié)的O地址，肱二頭肌縮短抬起前臂是動力F1，方向斜向上；啞鈴作用在手上產(chǎn)生的力是阻力，從支點向F2做垂線段，獲取F2的力臂L2．以下列圖：【例5】如圖為吊車起吊貨物的工作表示圖，請在圖中畫出動力、阻力和阻力臂．參照答案：以以下列圖【解析】：由圖知，吊車起吊貨物時，O是支點，撐桿施加的是動力F1，方向與吊臂垂直；貨物施加的是阻力F2，方向豎直向下；從支點到阻力作用線的垂線段是阻力臂L2．以下列圖：．【例6】以下列圖，杠桿處在平衡狀態(tài)，請在圖中畫出動力F1和阻力臂2．L參照答案：以以下列圖【解析】：從支點

O作F2作用線的垂線段就是

F2的力臂

L2；過動力臂

L1的尾端作垂直于動力臂的作用力

F1，與杠桿的交點為力的作用點，為使杠桿平衡，動力的方向應斜向下，以下列圖：．【例7】如圖用羊角錘拔釘子時把羊角錘看作杠桿，O為支點，畫出在A點施加的最小力F的表示圖及其力臂L．參照答案：以以下列圖【解析】：由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，當動力臂最大時，動力最小，即最省力，最長的力臂即支點與作用點的連線，爾后依照力臂的畫法作出垂直于力臂的作用力即可．以下列圖：【例8】畫出使杠桿AOBCD在以下列圖地址靜止時所用最小力F的作用點和方向．參照答案：以以下列圖【解析】：由圖知，O為支點，則以O(shè)D為動力臂最長，因此用力方向與OD垂直向下，最省力，以下列圖：【例9】“節(jié)約用水，人人有責”．如圖甲是用水后及時關(guān)閉水龍頭時的情況，水龍頭手柄看作是一個杠桿，請你在圖乙所示的表示圖中畫出阻力臂L2，并畫出施加在A點的最小動力F1及其力臂L1．參照答案：作圖以下【解析】：過O點作阻力F2的垂線，即為阻力F2對支點O的力臂L2；動力最小，即動力臂最長，阻力的方向已標出，因此動力的方向應該向下，連接支點O與A點，過A點作OA的垂線就獲取在A點施加的最小動力F1，OA即為動力臂L1，以以下列圖所示．．【知識點拓展】投石機中國的投石器最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時期，用人力在遠離投石器的地方一齊牽拉連在橫桿上的梢（炮梢，架在木架上，一頭用繩索栓住容納石彈的皮套，另一頭系以好多條繩索，方便人力拉拽）將石彈拋出，分單梢和多梢。最多的有十三梢，最多需500人施放。唐至德二年（757年），正當安史之亂時期，史思明、蔡希德發(fā)兵十萬攻擊太原，太原守將李光弼曾使用投石機擊斃安史叛軍十分之二三。北宋開寶八年（975年），宋朝在攻滅南唐時使用了“火炮”。這是一種使用可燃燒彈丸的投石機。北宋政府在建康府（今江蘇南京）、江陵府（今湖北江陵）等城市建立了火藥制坊，制造了火藥箭，火炮等以燃燒性能為主的武器，宋敏求在《東京記》載，京城開封有制造火藥的工廠，叫“火藥窯子作”。這時的彈丸已可爆炸，聲如霹靂，故稱之“霹靂炮”。靖康元年（1126年），金入圍攻汴京，李綱在守城時曾用霹靂炮擊退金兵，“夜發(fā)霹靂炮以擊賊，軍皆驚呼”。南宋初年，右正議醫(yī)生舊規(guī)著《守城機要》，其中對投石機（炮）有詳細闡述。南宋紹興三十一年（1161年），宋軍已經(jīng)將霹靂炮裝備在水師艦船上。金海陵王完顏亮撕毀《紹興和議》伐宋時，虞允文在采石磯反擊金軍渡江，“舟中忽放一霹靂炮，蓋以紙為之，自空而下，其聲如雷，紙裂而石灰散為煙霧，瞇其人馬之目，人物不相見。逐大敗之”。此后蒙古南侵之時，金軍也學會近似的方法抗蒙。蒙古軍隊則從波斯人那處學來“回回炮”“襄陽炮”，即“平衡重錘投石機”，又稱“配重式投石機”。用絞盤升起重物，靠重物下墜的勢能轉(zhuǎn)改動能把杠桿另一頭的炮彈射出。其平衡重錘重量平常在4到10噸左右，以致整個投石機形體弘大?！对贰ぐ⒗锖Ｑ纻鳌份d：“會有西域人亦思馬因獻新炮法，因以其人來軍中?！薄皺C發(fā)，聲震天地，所擊無不摧陷，入地七尺”。到了14世紀中期，有的拋機竟能拋射快要1000磅重的彈體。威力巨大。精練年級：九年級科目：科學種類：同步知識點：杠桿基礎(chǔ)知識難度：基礎(chǔ)總題量：15預估總時間:30min一．選擇題（共2小題）1．以下關(guān)于杠桿的說法正確的選項是（）A．杠桿必定是一根直棒B．杠桿的支點必然在杠桿的中間C．杠桿可以是直的，也可以是波折的D．所謂動力、阻力都是杠桿給其他物體的力參照答案：C【解析】A、C、杠桿是一根可以承受力的硬棒，可以是直的，也可以是彎的．選項A錯誤，選項C正確；B、杠桿的支點可以在兩個力之間，但不用然是杠桿的中點，也可以在杠桿的一端．此選項錯誤；D、使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力，阻攔杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力．動力、阻力都是杠桿受到的力．此選項錯誤．應選C．2．關(guān)于杠桿的以下說法正確的選項是（）A．從動力作用點到支點的距離叫做動力臂B．力臂不用然在杠桿上C．與杠桿垂直作用的力最大D．杠桿越長，用起來越省力參照答案：B【解析】A、從支點到動力作用線的距離叫做動力臂，故A錯誤；B、由于力臂是支點到力作用線的距離，故力臂不用然在杠桿上，故B正確；C、作用在杠桿上的力大小取決于對應力臂大小，故C錯誤；D、依照杠桿平衡條件可知，當阻力和阻力臂乘積一準時，動力臂越長越省力，故D錯誤．應選：B二．填空題（共6小題）3．如圖是工人經(jīng)常使用的鐵鍬，若是把鐵鍬看作費力杠桿，則支點是點，動力作用點是點．參照答案：C；B．【解析】如圖并結(jié)合生活經(jīng)驗可知：若把鐵鍬看作是費力杠桿時，C點是支點，B點是動力作用點．4．如圖是同學們常用的燕尾夾，AB=BC，當用力摁住C點打開該夾子時，可把點看作支點，此時夾子可近似看作杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）．參照答案：B；等臂．【解析】當用力摁住C點打開該夾子時，AC是圍繞B點轉(zhuǎn)動的，故B為支點；由于AB=BC，故動力臂等于阻力臂，為等臂杠桿．5．以下列圖，杠桿的支點是，動力F1的力臂是，它是一個杠桿．參照答案：O；OC；省力．【解析】以下列圖，杠桿的支點是O，動力F1的力臂是支點到動力作用線的距離，即OC；動力F2力臂是支點到阻力作用線的距離，即OD；由于OC＞OD，因此它是一個省力杠桿．6．以下列圖，是一種指甲刀的結(jié)構(gòu)表示圖，其中ABC是一個或“費力”），支點是點，ABC上有粗糙的花紋，是為了

杠桿（填“省力”摩擦．（填“增大”或“減小”）參照答案：省力，C，增大．【解析】1．由圖可知，杠桿ABC在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，支點為C點．2．ABC上有粗糙的花紋是經(jīng)過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的．7．剪刀是平常生活中常用的一種工具，它的種類有各樣各樣的，但其實都是一對．以下列圖的剪刀，你認為剪較硬的物體時，應該使用剪刀；剪紙或布時，應該使用剪刀；維修樹枝時，應該使用剪刀．參照答案：杠桿，E，AC，D．【解析】圖中各式各樣的剪刀都是杠桿；要用剪刀剪較硬的物體時，需要省力，因此需采納動力臂大于阻力臂的剪刀，故選E；剪紙或布時，不用太大的力，因此需要考慮省距離，但費力，應選動力臂小于阻力臂的剪刀AC；維修樹枝時，需要選擇省力的剪刀，但不需要費太多力氣，因此選擇剪刀D來進行維修樹枝．8．有以下幾種簡單機械：①面包夾；②天平；③瓶蓋起子；④火鉗；⑤撬棒；⑥理發(fā)剪刀；⑦羊角錘；⑧手動抽水機；⑨筷子．其中屬于省力杠桿的有

，屬于費力杠桿的有

，屬于等臂杠桿的有

．（填序號）參照答案：③⑤⑦⑧，①④⑥⑨，②．【解析】我們在使用瓶蓋起子、撬棒、羊角錘、手動抽水機時都是為了省力，并且在使用的過程中都是動力臂大于阻力臂，因此它們都是省力杠桿；我們在使用面包夾、火鉗、理發(fā)剪刀、筷子時都是為了省距離，并且在使用的過程中都是動力臂小于阻力臂，因此它們都是費力杠桿；天平是典型的等臂杠桿，它的動力臂等于阻力臂．9．垂釣時，垂釣竿可看作一根杠桿，如圖，它是一個杠桿，其支點位于圖中的點．要使釣起魚時省力一些，則垂釣者兩只手之間的距離應一些（填“增大”或“減小”）．參照答案：費力；A；增大．【解析】由圖可知，關(guān)于垂釣竿這個杠桿來說，它以點A為支點，因此它的動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；在垂釣時，魚對杠桿的阻力和阻力臂都不變，由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可推得要使F1減小可增大L1，即增大兩手之間的距離；三．作圖題（共5小題）10．以下列圖，O是杠桿OA的支點．在圖中畫出拉力F1和F2的力臂L1和L2．參照答案：作圖以下【解析】從支點向力的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是力臂．故答案：11．以下列圖，重100N的均勻木棒AB在細繩拉力作用下保持靜止．請在圖甲中畫出木棒所受拉力的力臂L及所受重力的表示圖．參照答案：作圖以下【解析】以下列圖：12．分別作出以下杠桿的五要素參照答案：作圖以下【解析】將力的作用線延長，從支點向力的作用線引垂線．13．如圖是電工師傅們挖的埋水泥電線桿的坑（坑的寬度僅比電線桿的粗端直徑稍大一點），電工師傅們準備將電線桿埋入坑中．水泥電線桿的重心為O，請在圖中畫出，剛抬起電線桿的最小動力和重力的表示圖，并在圖中畫出動力臂l1和阻力臂l2．參照答案：作圖以下【解析】在剛抬起電線桿的細端時，要使用的力最小，需要在A端施加豎直向上力，即為動力F；過重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段，并用符號G表示；過支點C分別做動力和重力作用線的垂線段，即動力臂l1和阻力臂l2；以以下列圖所示：14.以下列圖，曲桿AOBC自重不計，O為支點，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm，要使曲桿在圖示地址