1、13.4 杠杆,“给我一个支点,我可以撬动整个地球。”,阿基米德,它们都是杠杆,有什么共同特点?,一、认识杠杆观察下列工具,思考并讨论其共同特征。,举例,认识杠杆,认识杠杆,思考:现实生活还有哪些杠杆的实例呢?,1、受力的作用2、绕固定点转动3、比较坚硬,一根硬棒,在力的作用下,能绕着固定点转动的硬棒,叫做杠杆。,力,固定点,硬棒,杠杆示意图:,F2阻力,L1动力臂,L2阻力臂,动力作用线,阻力作用线,O支点,杠杆绕着转动的固定点,使杠杆转动的力,阻碍杠杆转动的力,支点到动力作用线的距离,支点到阻力作用线的距离,F1动力,O,杠杆的五要素,支点O:杠杆绕着转动的点,动力:使杠杆转动的力,阻力:
2、阻碍杠杆转动的力,动力臂l:支点到动力作用线的垂直距离,阻力臂l:支点到阻力作用线的垂直距离,力臂的作法,1.找出支点O,2.沿力的方向作出力的作用线,3.从支点向力的作用线作垂线段,并标出符号。,O,l1,F1,l2,F2,1.找支点,2. 作力的作用线,3. 作力臂,力臂的作法(动力及阻力在支点同侧),F1,F2,L1,L2,F2,F1,L1,L2,O,O,F1,F2,L2,L1,请分别作出F1、F2、F3所对就的动力臂,图11.2.2,如图所示,动力F的力臂是 ( )AODBOCCOBDDB,力臂的作法(动力及阻力在支点同侧),杠杆示意图的作法,l1,F1,l2,F2,杠杆,杠杆示意图的
3、作法,l1,F1,l2,F2,2 杠杆是否都是直的?,1 力臂是一定在杠杆上吗?,3 若一力作用在杠杆上,作用点不变,但 作用方向改变,力臂是否改变?,答:不是,答:杠杆可以是直的,也可以是弯的,答:要改变,常见问题:,3 若一力作用在杠杆上,作用点不变,但 作用方向改变,力臂是否改变?,答:要改变,O,探究杠杆的平衡条件,物体的平衡状态,杠杆的平衡状态,杠杆的平衡,提问:,什么是杠杆的平衡?,归纳结论:,当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,我们就说杠杆处于平衡。,探究杠杆的平衡条件,猜想:,杠杆的平衡可能与哪些因素有关?,杠杆的平衡条件,物体的平衡条件,只与力的三要素有关
4、,F1,F2,o,探究,杠杆在什么条件下平衡?,探究杠杆的平衡条件,讨论:1.杠杆两端有两只可调节的螺母,能起什么作用?,作用:调节杠杆自身的平衡,2.为什么要求杠杆静止时,在水平位置呢?,原因:便于在杠杆上测量力臂。,探究杠杆的平衡条件,实验步骤:,1.调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。,2.在杠杆的左侧挂上适量的钩码,用弹簧测力计在竖直方向拉,使杠杆在水平位置平衡,记下弹簧测力计示数。,3.改变钩码数量或位置,重复上面的步骤,得出三组数据。,实验数据表格设计,F1L1,F2L2,杠杆平衡条件:(杠杆原理),探究杠杆的平衡条件,动力动力臂=阻力阻力臂,F1L1=F2L2,二、杠杆
5、的平衡条件: 动力动力臂 阻力阻力臂,F1 L1 F2 L2,把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时,两端的长度之比是.,3 : 1,O,l1=9m,l2=7cm,F1=200N,F2,杠杆的平衡条件应用,例题:,由F1l1F2l2 得:,解:,=2.57104N,=2.57103kg = 2.57t,称质量小的和质量大的物体操作上有什么不同?,思考与讨论2:,杠杆的分类,三类杠杆:,若l1l2,则F1 F2,若l1= l2,则F1 F2,若l1l2,则F1 F2,小结:,判断杠杆的类型,实际就是比较动力臂和阻力臂的大小,,费距离,,不省力不费力,,省距离,F1,F2,动力臂L
6、1,阻力臂L2,由 F1L1=F2L2 L1 L2 F1 F2这是省力杠杆,省力杠杆,h,S=4h,省力,费距离,省力杠杆的特点,举例生活中省力标杆(4种以上)?,杠杆示意图的作法,l1,F1,l2,F2,F1,F2,L1,L2,O,F1,F2,L2,L1,F2,F1,l2,l1,F2,F1,l2,l1,省力杠杆,生活物理社会,生活中的剪刀,思考:什么情况下,人们会选用费力杠杆? 使用费力杠杆有什么好处?,当阻力比较小时,人们会选用费力杠杆。使用费力杠杆会省距离,很方便。,F2,F1,动力臂L1,阻力臂L2,由 F1L1=F2L2 L1 L2 F1 F2这是费力杠杆,费力杠杆,S=h/4,h,
7、费力,省距离,费力杠杆的特点,举例?如钓鱼杆、筷子等,F2,F1,L1,L2,O,费力杠杆,F2,F1,动力臂L1,阻力臂L2,由 F1L1=F2L2L1 = L2F1 = F2这是等臂杠杆,不省力,也不省距离,等臂杠杆的特点,举例?,杠杆的分类,省力杠杆,费力杠杆,等臂杠杆,特点应用,特点,应用,特点,应用,三.杠杆的应用:,:省力,费距离,:费力,省距离,:不省力,也不省距离,(L1L2),(L1L2),(L1=L2),:铡刀 撬棍 瓶起子 铁钳子 手推车,钓鱼竿 铁锹 剪布的剪刀 镊子 船桨,天平,杠杆的分类,请对下列器具应用的杠杆进行分类:,等臂杠杆,费力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力
8、杠杆,杠杆的分类,请对下列器具应用的杠杆进行分类:,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,省力杠杆,费力杠杆,讨论:如何正确选用这些剪刀?为什么?,小结:,杠杆定义杠杆五要素杠杆平衡条件杠杆应用,最小动力问题,用省力杠杆时,怎么办能更省力?(如撬棍撬石头)由F1L1=F2L2当阻力F2、阻力臂L2一定时,若L1最 时,动力F1最小。,大,请分别作出F1、F2、F3所对就的动力臂,2、下列杠杆中,哪一个与其它三个不属于同类? ( )A、正在撬道钉的道钉撬 B、正在拔铁钉的羊角锤C、正在起瓶盖的起子 D、正在掀土的铁锨。,练习:,D,1、人体的前臂可视作(填“省力”或“费力”)杠杆,当曲肘将重物
9、举起时,阻力臂大小将(填“增大”或“减小”),O,费力,减小,5、钢丝钳是日常生活中常用到的工具,使用钢丝钳时涉及到许多物理知识,请写出三个:(1) 。(2) 。(3) 。,1图中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆,其中费力杠杆是( ),在下列工具中省力的是哪一组( )A. 铡刀、汽车上的刹车闸、羊角锤起钉子;B. 镊子、钓鱼杆、剪子;C. 铡刀、天平、钓鱼杆;D. 镊子、汽车上的刹车闸、钓鱼杆。,练习一,A,B,C,D,图中的等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳子的拉力F与A端重力G相比( )A. F=G;B. F G;C. F G;D. 无法比较。,练习三,提示,A,B,C,D,图中的
10、等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳子的拉力F与A端重力G相比( )A. F=G;B. F G;C. F G;D. 无法比较。,练习三,A,B,C,D,先画出臂,再进行判断,小资料,人体内的杠杆,“给我一个立足点,我就能移动地球。”这是希腊科学家阿基米德的一句名言。实际上,用杠杆移动地球是不可能的。但是这反映了阿基米镕发现杠杆规律后的兴奋心情。 几乎每一台机器中都少不了江杆,就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西,弯一下腰,甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用,了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识,还能学会许多生理知识。,小资料,人体内的杠杆,点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用(见图
11、),杠杆的支点在脊柱之顶,支点前后各有肌肉,头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头,从图里可以看出来低头比仰头要省力。,小资料,人体内的杠杆,当曲肘把重物举起来的时候,手臂也是一个杠杆(如图)。肘关节是支点,支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆,举起一份的重量,肌肉要化费6倍以上的力气,虽然费力,但是可以赢得速度。,F2,F1,L1,L2,O,小资料,人体内的杠杆,当你把脚尖翘起来的时候,是脚跟后面的肌肉在起作用,脚尖是支点,体重落在两者之间。这是一个省力杠杆(如图),肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。,小资料,人体内的杠杆,如果你弯一下腰,肌肉就要
12、付出接近1200牛顿的拉力。这是 由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆(如图)。 所以在弯腰提起立物时,正确的姿式是尽量使重物离身体近一 些。以避免肌肉被拉伤。,杠杆示意图的作法,F1,O,O,F1,F2,F2,l1,l2,l2,l1,例: 如图所示杠杆,在A端施一个始终与杠杆垂直的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,F大小的变化情况是( ) A大小不变 B由小变大 C先变大后变小 D先变小后变大,G,例: 如图所示杠杆,在A端施一个始终与杠杆垂直的力F,当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时,F大小的变化情况是( ) A大小不变 B由小变大 C先变大后变小 D先变小后变大,