杠桿的平衡條件 省賽獲獎

第十章機械與人第一節(jié)科學探究：杠桿的平衡條件【關鍵詞】力的作用、固定點、轉動。阿基米德曾經說過，給我一個支點，我能撬動地球蹺蹺板在工作時有什么特點？蹺蹺板是在力的作用下繞著一個固定的點轉動開瓶器在工作時有什么特點？開瓶器是在力的作用下繞著一個固定點轉動鉗子在工作時有什么特點？鉗子是在力的作用下繞著一個固定的點轉動【關鍵詞】力的作用、固定點、轉動。OOFF起子在工作時有什么特點？起子是在力的作用下繞著一個固定的點轉動鉗子在工作時有什么特點？鉗子是在力的作用下繞著一個固定的點轉動【關鍵詞】力的作用、固定點、轉動。OOFF以上展示的都是簡單機械中的杠桿，它們在什么地方有共同的特點？都是在力的作用下，圍繞著某一點轉動。杠桿屬于簡單機械，從今天這節(jié)課開始，我們將逐步學習簡單機械的有關知識，這節(jié)課我們就來探究杠桿及杠桿的平衡條件。什么是杠桿呢？在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒，物理學中叫做杠桿。⑴杠桿的定義：

力的作用、固定點、轉動。支點動力F1F2阻力OL1L2⑵杠桿的五要素：F1OBA支點動力L1動力臂圖9-1.1桔槔原理圖2.

請在根據以下步驟在圖9-1中畫出阻力F2和阻力臂L2。F2L2阻力臂支點O：杠桿圍繞著轉動的固定點；動力F1：使杠桿轉動的力；阻力F2：阻礙杠桿轉動的力；動力臂L1：從支點到動力作用線的距離阻力臂L2：從支點到阻力作用線的距離在生產和生活勞動中，你還能舉出哪些杠桿的實例？⑵杠桿的五要素：【當堂訓練】1.[]在下圖9-1.2所示的杠桿中，動力的力臂用l表示，圖中所畫力臂正確的是：圖9-1.2ACDB力臂L是“支點O到力線的垂直距離”，是過O點的直角邊。故選“D”乙甲圖9-1.32.

如圖9-1.3所示，⑴標出甲圖中的支點O并畫出動力F1的力臂；⑵畫出乙圖中的F1和F2的力臂?！井斕糜柧殹縊L1動力臂L1動力臂L2阻力臂杠桿在動力和阻力的作用下靜止時,我們就說杠桿平衡對于杠桿平衡，你們想想有什么問題？或你們想知道什么？你們的猜想是什么？你們準備如何制定計劃內與設計實驗？杠桿平衡的調節(jié)：與天平同。2．在實驗前應先調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在

位置平衡，這樣做是為了便于測量

。若發(fā)現杠桿左端偏高，則可將右端的平衡螺母向

調節(jié)，或將左端的平衡螺母向

調節(jié)。1．杠桿在力的作用下，處于

或

狀態(tài)叫做杠桿平衡。靜止勻速轉動水平力臂左左杠桿平衡的條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂F1×L1=F2×L2或F1F2=L2L1杠桿平衡的條件：力與力臂成反比。5.通過實驗你得出的結論是：杠桿平衡的條件是：

（用公式表示）。當阻力和阻力臂固定時，動力和動力臂的關系是

（選填正比或反比）F1L1=F2L2.成反比BO134562A【課后檢測】3．如圖的實驗裝置中：（g取10N/kg）⑴實驗前沒有掛鉤碼時，發(fā)現杠桿左端下傾，應將杠桿右端螺母向

(左或右)邊旋一些，使杠桿在

位置平衡，這樣做是為了便于測量

。⑵實驗時只有8個相同的鉤碼，質量均為50g，杠桿上每格等距，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿在水平位置平衡？(請設計兩種方案)

答：①

②

。⑶若改在B點用彈簧測力計拉，這時彈簧測力計的最小讀數應為

N，拉力的方向是

。右水平力臂右4格掛3個右6格掛2個左乘積為121.5豎直向上4．杠桿的平衡條件是

.，若作用在杠桿上的動力為100N，動力臂與阻力臂之比為5∶1，則杠桿平衡時所受阻力為

N。F1×L1=F2×L2500力與力臂成反比根據：F1×L1=F2×L2得：F1×60cm=50N×20cmF1=16.7N.已知：F2=G=50N；L1=AB+BC=60cm;L2=BC=20cm.5.用如圖所示的杠桿提起重50N的物體，若AB=40cm，BC=20cm，求拉力F的大小。圖9-1.5CABFG根據：F1×L1=F2×L2【素質拓展】答案1.L2.2.F23.力臂最長ooFFLL杠桿的分類：目的“省力”杠桿的分類：目的“？”杠桿的分類：目的“？”請同學對上述現象中的杠桿進行分類我認為杠桿可以分為動力臂大于阻力臂的杠桿，動力臂小于阻力臂的杠桿，動力臂等于阻力臂的杠桿，三類杠桿。我認為杠桿可以分為省力杠桿（動力小于阻力）費力杠桿（動力大于阻力）、不省力也不費力杠桿（動力等于阻力）我認為杠桿可以分為生活類杠桿、生產、勞動工具類杠桿，人體杠桿三大類。我認為杠桿可以分為直棒杠桿和曲柄杠桿兩大類分類的原理：力與力臂成反比分類特點實例不等臂杠桿省力杠桿（F1

＜

F2）費力杠桿（F1＞

F2）等臂杠桿（F1=F2）杠桿的分類：判斷“省力”“費力”“等臂”l1＜

l2l1＝

l2l1＞

l2開瓶器、獨輪車、道撬筷子、鑷子、理發(fā)剪。天平、定滑輪.任務一：杠杠平衡條件的計算動力臂L1是從

到

的距離；阻力臂L2是從

到

的距離。2.杠桿在力的作用下，處于

或

狀態(tài)叫做杠桿平衡。3.杠桿平衡的條件：

.（填寫：公式）

支點支點動力作用線阻力作用線勻速轉動靜止任務一：杠杠平衡條件的計算圖9-1.2.1

4.如圖9-1.2.1，獨輪車車斗和車內的煤受到的總重力G為900N，此重力作用于A點，車軸O為支點。將車把抬起時，作用在車把上向上的力有多大？省力嗎？已知：F2=G=900N,L2=30cm=0.3m,L1=70cm+30cm=1m.求：F1=?N解：根據：杠桿平衡條件：F1×L1=F2×

L2.得F1×1m=900N×

0.3m.有：F1=270N.答：動力小于阻力則省力。任務二杠杠的分類：省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿1l2l2l1l1l2l圖甲中，L1

L2則F1

F2

；叫作

杠杠圖乙中，L1

L2則F1

F2；叫作

杠杠圖丙中，L1

L2則F1

F2；叫作

杠杠＞＞＜＜＝＝費力等臂省力任務三杠杠平衡條件的運用當阻力和阻力臂不變時，動力和動力臂成

比2.[]圖9-1.2.3為一把刻度準確的桿秤，如果在秤砣上粘上一塊重物，那么用它秤東西時，其讀數。A.將比實際的質量大；B.與實際質量相同；C.將比實際??；D.大小難以確定。反C【當堂練習】1.[]下列工具中，屬于省力杠桿的是：A．夾郵票用的鑷子； B．理發(fā)師修剪頭發(fā)用的剪刀；C．剪鐵絲用的鋼絲鉗；D．釣魚用的魚竿。2．[]如圖9-4所示的工具中，使用時屬于費力杠桿的是：CB【當堂練習】F1F3BOAGF2圖9-1.2.53.[]在圖9-1.2.5中，要使杠杠平衡，需在B點加一個力，在三個力F1、F2、F3中用力最小的是：A.F1；B.F2；C.F3；D.都一樣。B力臂最長，最省力。支點到力作用點的連線最長?！井斕镁毩暋繄D9-1.2.64.[]室內垃圾桶平時桶蓋關閉避免垃圾散發(fā)異味，使用時用腳踏板，桶蓋開啟。根據圖9-1.2.6的室內垃圾桶的結構示意圖可確定：A桶中只有一個杠杠在起作用，且為省力杠杠；B.桶中只有一個杠杠在起作用，且為費力杠杠；C.桶中有兩個杠杠在起作用，且都是省力杠杠；D.桶中有兩個杠杠在起作用，一個是省力杠杠，一個是費力杠杠。DABC支點B：省力杠桿；A/B/C/支點A/：費力杠桿；【當堂練習】5.如圖9-1.2.7所示，C是BD的中點，用撬棒撬起大石頭，垂直于撬棒向上、向下用力都可以，哪一種方式更省力？答：

。請你說明原因：

。斜向上更省力此時支點在B，動力臂最長?！井斕镁毩暋?.圖9-1.2.8所示是奧運會皮劃艇靜水比賽的項目圖標，當運動員用船槳劃水時，運動員手中使用的船槳屬于

杠杠，使用它的好處是

。漿向后劃水，艇就向前運動，這一現象中包含的物理知識有（至少寫出兩點）：⑴

。⑵

。費力省距離力可改變物體的運動狀態(tài)。力的作用是相互的?！井斕镁毩暋?.一根杠杠AB長1m，支點O距B端0.4m，現如圖9-1.2.9所示在A端掛一個重200N的物體G1，若要使杠杠平衡，則要再B端掛一多重的物體G2？已知：F1=G1=200N,L2=0.4m,L1=1m-0.4m=0.6m.求：F2=?N解：根據：杠桿平衡條件：F1×L1=F2×

L2.得200N×0.6m=F2×

0.4m.有：F1=300N.答：動力小于阻力則省力。我國古代的杠桿我國古代的天平采自古書《天工開物》古人搗谷的舂采自古書《天工開物》古人涉水的桔槔采自古書《天工開物》【基礎過關】

1.B.2.CAOF圖9-1.2.123.某同學在做俯臥撐運動時支點為O，他的重心在A點，支撐力為F，請畫出重力和支撐力F的力臂。FlG【基礎過關】

圖9-1.2.13OBAF14.請在圖9-1.2.13中畫出抽水機手柄A點所受動力F1的力臂l1和B點所受阻力F2的示意圖。1l2F【基礎過關】

F圖9-1.2.145.如圖9-1.2.14是一種拉桿式旅行箱的示意圖，使用時相當于一個

杠桿（選填“省力”或“費力”），若箱的重量為100N，動力臂是阻力臂的4倍，要使該杠桿平衡，則豎直向上的拉力F為

N。已知：F2=G=100N,L1=4L2,求：F1=?N解：根據：F1×L1=F2×

L2.得F1×4L2=100N×

L2.有：F1=25N.答：動力小于阻力則省力?！净A過關】

6.在研究杠桿平衡條件的實驗中⑴實驗前沒有掛鉤碼時，若杠桿右端下傾，則應將左端的平衡螺母向

調節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。⑵在如圖所示的裝置中，每個鉤碼重1N,要使杠桿在水平位置平衡，小張在A處應掛

個1N重的鉤碼，而鄰組的小強在B處施加一個豎直方向的力，也使杠桿在水平位置平衡，則這個力的方向應

,大小為

N

⑶本實驗得出杠桿的平衡條件是

。

圖9-1.2.15左21.2豎直向上F1×L1=F2×

L2.【基礎過關】

7.剪鐵絲時動力臂長為10cm，阻力臂長為2cm，若鐵絲被剪斷需要1000N的力，小明至少用多大的力才能將鐵絲剪斷?已知：L1=10cm,L2=2cm,F2=1000N。求：F1=?N解：根據：杠桿平衡條件：F1×L1=F2×

L2.得F1×10cm=1000N×

2cm.有：F1=200N.答：動力小于阻力則省力?！灸芰μ魬?zhàn)】

C.C.A.C.C.

小于、小于?！灸芰μ魬?zhàn)】

7.過去農村用的舂米工具是一個杠桿，圖22是它的結構示意圖。O為固定轉軸，在A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高，抬起腳，石球會落下擊打稻谷。若石球重50N，要將石球抬起，腳至少用多大豎直向下的力?(摩擦和杠桿自重均忽略不計）圖9-1.2.22已知：L1=1m,L2=0.4m,F2=50N。求：F1=?N解：根據：杠桿平衡條件：F1×L1=F2×

L2.得F1×1m=50N×

0.4m.有：F1=20N.答：動力小于阻力則省力。例1、如圖，畫出F1和F2的力臂。F1F2L1L2例2、如圖是用長木棒撬大石塊的示意圖，當小石塊墊在O點，在A點用豎直向下的力F1壓長木棒時，大石塊未撬動，若移動墊著的小石塊離大石塊

點（填“近”或“遠”），且用力的方向（力的大小不變）改為圖中

方向，則有利于撬動大石塊。OF1F3F2A近F2例3、如圖AOB是一彎曲杠桿，可以繞固定點O轉動。在B點掛一重物，為了使杠桿在圖示位