简单的机械(1)
1.杠杆:一根硬棒,在力的作用下如果能绕固定点转动。这根硬棒就叫杠杆,杠杆可以是直的,也可以是弯的。
2.杠杆的五个要素:
(1)支点:使杠杆绕着转动的固定点(常用 O 表示)。
(2)动力:使杠杆转动的力(用 F1 表示)。 (3)阻力:阻碍杠杆转动的力(用 F2 表示)。
(4)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离(用 表示)。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离(用 表示)。
重要提示:
1、杠杆可以是直的.也可以是弯的。2、力臂是支点到力的作用线的垂直距离.而不是支点到力的作用点的距离
3、作力臂的步骤:(1)找支点;(2)作力的作用线;(3)从支点向力的作用线画垂线;(4)标出力臂。
实验探究:杠杆的平衡条件
1.器材检查: 杠杆和它的支架,钩码、尺、线。
2.实验操作步骤。
(1)如图 3-13,将杠杆的支点支在支架上,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置处于平衡状态。
思考:为什么杠杆要处于水平位置平衡?
(2)在杠杆的两边分别挂上不同数量的钩码,在杠杆上左右移动悬挂的位置,直到杠杆再次达到水平位置处于平衡
状态。思考并回答:杠杆两边受到的力 等于 钩码受到的重力。把左边钩码对杠杆的作用力叫动力 Fl,右边
钩码对杠杆的作用力叫阻力 F2,填人表格。
(3)用直尺量出动力臂 、阻力臂 ,填入表内。
(4)改变力和力臂的大小,重复上述实验 4 次,将有关数据填人表内。
序号 动力 F1/牛 动力臂 /厘米 阻力 F2/牛 阻力臂 /厘米
1
分析综合上述各组数据,得出结论:动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积即:动力×动力臂=阻力×阻力臂
若用符号表示可写成: 或
五、认识简单的机械(2)
1.杠杆在动力和阻力的作用下,保持静止状态或匀速转动状态,这根杠杆就平衡。
2.杠杆平衡条件的表达式: 或
3.杠杆的类型:
(1)省力杠杆: > , < ,省力、但多移动距离。如拔钉子用的车角锤、剪铁皮用的剪子等。
(2)费力杠杆: < , > ,费力、但可以少移动距离(省距离),如钓鱼竿、镊子等。
(3)等臂杠杆: = , = ,既不省力也不费力,又不多移动距离,如天平、定滑轮等。
重要提示:若 ,则杠杆的平衡被破坏,原来静止的杠杆就发生转动,
若 ,则杠杆向 F1 的方向转动,反之则向 F2 的方向转动。
4.怎样使用杠杆最省力:根据杠杆的平衡条件: !可以看出:当作用在杠杆上的阻力 和阻力臂
一定时,动力臂 越长,使杠杆平衡所用动力 越小,也就是说当动力臂最长时用的动力就最小。
为了使动力臂最长,施加的动力必须具备两个条件:
(1)动力的作用点在杠杆上距支点最远处;
(2)动力方向应垂直于支点和动力作用点的连线。如图 3—15 和图 3—16 所示时作用在杠杆上的动力是最小的。
2
3
4
【典型例题】
专题一:杠杠——三类杠杆
1、如图所示是安置在某收费站栏杆的示意图,当在 A 处施加一个动力时,可 将栏杆拉
起来,它是一根( )
A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.无法确定
2、下列工具中,属于省力杠杆的是( )
A.夹邮票用的镊子 B.理发师修剪头发用的剪刀 C.剪铁丝用的钢丝钳 D.钓鱼用的鱼竿
3、杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠
杆,由图 4 可知它的支点是______点(填“A”、B”或“C”),在匀速拉起时,
它属于一个______杠杆(填“省力”或“费力”),并在图中画动力臂 L1。
4、下列杠杆中,在使用时属于省力的是_______________,
在使用时属于费力的是______________,属于等臂杠杆的是____________。
①天平; ②理发剪刀; ③切纸刀; ④镊子; ⑤筷子; ⑥剪铁皮剪刀;
⑦人的前臂; ⑧撬棒; ⑨游乐园中的摩天轮。
5、有下列工具:(1)钢丝钳、(2)瓶盖起子、(3)理发剪子、(4)镊子。其中属于省力杠杆的是( )
A.(1)(3) B.(3)(4) C(2)(3) D.(1)(2)
6、对图所示的几种简单机械,下列说法中,正确的是
A.图甲所示的装置中 OB 是动力臂。 B.使用图乙所示的装置可省一半力。
C.图丙所示的装置是一种等臂杠杆。 D.图丁所示的汽车驾驶盘也是一种杠杆。
专题二:杠杠——杠杆作图题
1、完成杠杆示意图。
2、如下图所示,杠杆上挂上一个重物,请在图中作出使杠杆平衡最小的力。
专题三:杠杠——探究杠杆平衡条件的实验
1、在研究“杠杆的平衡条件”实验中,在处理数据过程中,有同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂
=阻力+阻力臂”。经过实验,获得了下述数据:
于是,他们认为自己的猜想得到了验证。你认为他们的实验过程存在什么问题?
2、根据研究杠杆平衡条件的实验,完成下列填空:
(1)实验中,首先把横杆的 支在铁架台上,再调节横杆两端的 ,
使横杆在 位置平衡,其目的是 。
(2)某同学在调节杠杆平衡时,发现杠杆的右端翘起,可以调节右端的螺母,使它向 移动;或者调节
动力 F1/N 动力臂 L1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 L2/cm
4 5 5 4
左端的螺母,使它向________移动。
(3)操作时,把钩码分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的________或在杠杆上的_______,使杠杆_________________,
其目的是 。
3、小丽用身边的器材做实验,验证杠杆的平衡条件。
⑴ 塑料直尺放在圆柱形水杯上,使其在水平位置平衡,如图甲所示。则支点 O 与直尺的
一定在同一竖直线上。
⑵ 往直尺两端放不同数量的相同硬币,并调节硬币位置,使直尺在水平位置平衡,如图乙所示。
① 若将左、右两侧各取下一枚硬币,则直尺___________端将下沉。
② 小明测出乙图中的 l1、l2 作为力臂的大小,是否正确?为什么?
专题四:杠杠——杠杆平衡的判定
1、一个已经平衡的杠杆,两端挂有 40N 和 50N 的重物,当将两边同时都增挂 5N 重物时,杠杆应( )
A、仍平衡 B、挂 40N 的一端下沉 C、挂 50N 的一端下沉 D、无法判断
2、如下左图所示,杠杆处于平衡状态,若将左边 A 处的砝码移至 C 处,要使杠杆重新恢复平衡,必须( )
A、将 B 处的砝码移至 D 处 B、将 B 处增加一个同样的砝码
C、将 B 处的砝码移至 D 处后去掉一个砝码 D、将 B 处的砝码去掉一个
3、如上中图所示的杠杆处于平衡,把 A 端所挂重物浸没在水中时,杠杆将失去平衡,为使杠杆重新平衡应( )
A 将支点 O 向 A 移动 B 将支点 O 向 B 移动
C 将支点 O 不动,在 B 端加挂砝码 D 支点 O 不动,将 A 端重物向支点 O 移动
4、粗细不均匀的长棒 AB,如图 9-3-7 所示,支于 O 处而平衡,如果将其两端同时截去等长的两段 a 后,则该棒将
A.仍然平衡 B.A 端下降 C.B 端下降 D.无法判断
5、如图 9-2-8 所示,杠杆在物块 G1 和 G2 作用下处于平衡状态,已知 L1