1、PAGE9第十二章簡單機(jī)械第1節(jié)杠桿知識點(diǎn)1:杠桿概念在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿五要素支點(diǎn)O杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)動力F1使杠桿轉(zhuǎn)動的力阻力F2阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力動力臂l1支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離阻力臂l2支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離拓展延伸力臂的畫法:力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離,而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離,畫法如下:首先確定支點(diǎn),然后畫出力的作用線可沿力的方向或反向延長,再通過支點(diǎn)作力的作用線的垂線,該垂直線段就是該力的力臂,在旁邊標(biāo)出“l(fā)1”或“l(fā)2”,分別表示動力臂或阻力臂,可總結(jié)為:“找支點(diǎn),畫力線,作垂段”,作圖流程如圖1所示:圖1【例】在如圖2所示的四種剪刀中,正常使

2、用時,動力作用點(diǎn)在阻力作用點(diǎn)和支點(diǎn)之間的是圖2答案：D點(diǎn)撥：由圖可知A、B、C三種剪子的支點(diǎn)位于中間軸上,動力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)分別位于支點(diǎn)的兩側(cè);D中的剪子支點(diǎn)位于相連的尾端,動力作用點(diǎn)位于中間位置,阻力作用點(diǎn)位于剪子頭部,故選項(xiàng)D正確。知識點(diǎn)2:杠桿的平衡條件及應(yīng)用杠桿平衡在力的作用下,杠桿靜止或繞支點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動都叫杠桿平衡杠桿平衡的條件F1l1=F2l2或=;由此可見:決定杠桿平衡的是力與力臂的乘積,而不是力或力臂的大小力與力臂成反比由杠桿平衡條件可知:杠桿平衡時,力臂越長,力越小易錯警示利用杠桿平衡條件計(jì)算時,必須注意統(tǒng)一單位,即動力臂和阻力臂的單位必須相同?！纠扛軛U的動力臂l1為2m

3、,阻力臂l2為,若阻力F2為300N,則杠桿平衡時的動力F1為N。答案：30點(diǎn)撥：本題已知動力臂、阻力臂大小和阻力大小,求動力。由杠桿的平衡條件F1l1=F2l2得:動力F1=30N。知識點(diǎn)3:探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究杠桿的平衡條件。實(shí)驗(yàn)器材:杠桿、支架、鉤碼每個鉤碼重已知、刻度尺、線。實(shí)驗(yàn)步驟:1將杠桿放在水平臺上,調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡;2在杠桿的兩端分別掛上不同數(shù)量的鉤碼作為動力F1和阻力F2,調(diào)節(jié)鉤碼到支點(diǎn)的位置,使杠桿在水平位置重新平衡,用刻度尺測出動力臂l1、阻力臂l2。3改變鉤碼的數(shù)量,同時調(diào)節(jié)力臂的大小,再做兩次實(shí)驗(yàn)。分析論證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表

4、:實(shí)驗(yàn)次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11223233第1、2次實(shí)驗(yàn):動力與動力臂的乘積剛好等于阻力與阻力臂的乘積。第3次實(shí)驗(yàn):動力與動力臂的乘積比阻力與阻力臂的乘積稍大,這是實(shí)驗(yàn)中不可避免的誤差。綜合分析可知:杠桿平衡的條件是動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂,即F1l1=F2l2。誤差分析本實(shí)驗(yàn)最容易出現(xiàn)的誤差是用刻度尺測量力臂,由于刻度尺不是絕對精確,再加上人的估讀等原因,往往出現(xiàn)動力與動力臂的乘積不等于阻力與阻力臂的乘積,但這并不影響實(shí)驗(yàn),只要大部分實(shí)驗(yàn)動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積即可。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥1使杠桿在水平位置平衡的兩個原因:1便于測量力臂,此時

5、的力臂恰好是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離;2避免杠桿自身重力對杠桿平衡的影響。2多次改變力和力臂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的:為了廣泛、全面地收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),避免偶然因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的影響,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更科學(xué),更準(zhǔn)確?！纠吭谔骄俊案軛U平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:1某同學(xué)將杠桿懸掛起來,發(fā)現(xiàn)杠桿的右端高左端低,如圖3所示;他應(yīng)該將杠桿兩端的平衡螺母向調(diào)節(jié),使杠桿在位置平衡;在該位置平衡的好處是便于在杠桿上直接測量。圖32在杠桿兩端掛鉤碼,不斷改變動力或動力臂的大小,調(diào)節(jié)阻力或阻力臂的大小,使杠桿在原來的位置重新平衡,記錄數(shù)據(jù)如下表,實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)如表所示,根據(jù)表中的數(shù)據(jù)你得出杠桿的平衡條件是:。實(shí)驗(yàn)次數(shù)動力F1/N動力臂l1

6、/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm151021010310153根據(jù)第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有同學(xué)得出杠桿的平衡條件是:動力動力臂=阻力阻力臂。他得出此錯誤結(jié)論的原因是:。答案：1右;水平;力臂2F1l1=F2l2動力動力臂=阻力阻力臂3將不同的物理量進(jìn)行了加法運(yùn)算點(diǎn)撥：1平衡螺母的調(diào)節(jié)方法:左高左調(diào),右高右調(diào);杠桿只有在水平位置平衡時,力臂正好在杠桿上,便于測量力臂;2從實(shí)驗(yàn)表格中可知,三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都滿足:動力動力臂=阻力阻力臂;3力的單位是N,力臂的單位是cm,兩個物理量的單位不同,因此不能進(jìn)行加減運(yùn)算。知識點(diǎn)4:生活中的杠桿根據(jù)動力臂與阻力臂的大小關(guān)系,杠桿分成三類。杠桿類型項(xiàng)目省力杠桿費(fèi)力杠桿等

7、臂杠桿示意圖2l1l2l1=l2平衡時力的關(guān)系F1F2F1=F2使用特點(diǎn)省力,費(fèi)距離費(fèi)力,省距離不省力也不費(fèi)力,不省距離也不費(fèi)距離應(yīng)用舉例撬棒、羊角錘鑷子天平【例】如圖4所示的生活用具中,使用時屬于省力杠桿的是圖4答案：B點(diǎn)撥：核桃夾的動力臂大于阻力臂,故是省力杠桿?？键c(diǎn)1:力臂的作圖【例1】在圖5中畫出力F1的力臂和力臂l2對應(yīng)的力F2。圖5解：如圖6所示。圖6點(diǎn)撥：力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂線段?？键c(diǎn)2:杠桿平衡條件的實(shí)際應(yīng)用【例2】如圖7所示,秤砣的質(zhì)量為100g,秤桿的質(zhì)量忽略不計(jì)。秤桿水平靜止時,OA=5cm,OB=25cm,則被測物體的質(zhì)量為g;若秤砣有缺損時,則桿秤所測的質(zhì)量值填

8、“小于”“等于”或“大于”被測物體的真實(shí)質(zhì)量值。圖7答案：;大于點(diǎn)撥：被測物體的質(zhì)量:m物=500g;當(dāng)秤砣有缺損時質(zhì)量變小,根據(jù)m物gOA=m砣gOB可知:在m物gOA不變的情況下,m砣變小,OB會變長,即桿秤所測的質(zhì)量值大于被測物體的真實(shí)質(zhì)量值?？键c(diǎn)3:探究杠桿的平衡條件【例3】如圖8甲所示是探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。圖81實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時,調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在不掛鉤碼時,保持在位置平衡,這樣做的好處是。2在杠桿兩端掛鉤碼,不斷改變動力或動力臂的大小,調(diào)節(jié)阻力或阻力臂的大小,使杠桿在原來的位置重新平衡,記錄數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)次序動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1201025103101041015表格中漏填的數(shù)據(jù)為N;分析上表,用F1、F2、l1和l2分別表示動力、阻力、動力臂和阻力臂,則杠桿的平衡條件可表示為。3杠桿在生活中有很多應(yīng)用,現(xiàn)欲使如圖乙所示的靜止的蹺蹺板發(fā)生轉(zhuǎn)動,可采取的做法是。答案：1水平;便于測量力臂2;F1l1=F2l23小女孩向遠(yuǎn)離支點(diǎn)方向移動點(diǎn)撥：1在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平