第10章机械与人第1节科学探求：杠杆的平衡条件他认识下面的工具吗？他认识下面的工具吗？ 认识下面的工具吗？认识下面的工具吗？大型机床大型机床 1. 1.杠杆的定义杠杆的定义. . 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆转动，这根硬棒就是杠杆. . 2.杠杆的五要素杠杆的五要素. 1支点：杠杆可以支点：杠杆可以绕其其转动的点，的点，图中的中的O点点 2动力：使杠杆力：使杠杆转动的力，的力，图中的中的F，有，有时也用也用符号符号F1或或F动表示表示 3阻力：妨碍杠杆阻力：妨碍杠杆转动的力，的力，图中的中的G，常用，常用F2表示或表示或F阻表示阻表示. 4动力臂：从支点到力臂：从支点到动力作用力作用线的的间隔常用隔常用l1表示表示. 5阻力臂：从支点到阻力作用阻力臂：从支点到阻力作用线的的间隔常用隔常用l2表示表示. 3.画杠杆力臂的根本方法画杠杆力臂的根本方法. 1找出支点找出支点. 2沿力的方向画出力的作用沿力的方向画出力的作用线虚虚线. 3从支点作力的作用从支点作力的作用线的垂的垂线，支点到，支点到垂足的垂足的间隔即隔即为力臂力臂. 本卷本卷须知：知： 1.动力和阻力是没有力和阻力是没有严厉界限的，但不界限的，但不论是是动力力还是阻力，杠杆都是受力物体是阻力，杠杆都是受力物体. 2.力臂是从支点到力的作用力臂是从支点到力的作用线的垂直的垂直间隔，隔，而不是支点到力的作用点的而不是支点到力的作用点的间隔隔. 3.力臂有力臂有时恰在杠杆上，有恰在杠杆上，有时不在杠杆上不在杠杆上. 假假设力的作用力的作用线恰好恰好经过支点，那么力的力支点，那么力的力臂臂为零，假零，假设备加的力的力臂加的力的力臂为零，那么零，那么该力力对杠杆没有杠杆没有转动效果效果. 杠杆处于静止形状或绕支点匀速转动都杠杆处于静止形状或绕支点匀速转动都叫做杠杆平衡叫做杠杆平衡. . 杠杆不论在什么位置静止，杠杆不论在什么位置静止，都可以称为平衡形状都可以称为平衡形状. . 杠杆缓慢转动、将要转动，也属于杠杆杠杆缓慢转动、将要转动，也属于杠杆平衡形状平衡形状. . 杠杆处于平衡形状时，有什么特点呢？杠杆处于平衡形状时，有什么特点呢？探求杠杆的平衡条件：探求杠杆的平衡条件：设计与进展实验：设计与进展实验： 实验器材：杠杆、铁架台、钩码等实验器材：杠杆、铁架台、钩码等. . 实验步骤：实验步骤： 1 1调理杠杆两端的平衡螺母，使杠调理杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在程度位置平衡杆在程度位置平衡. . 2在杠杆的两在杠杆的两边分分别挂上数目不等的挂上数目不等的两串两串钩码，经过挪挪动钩码悬挂的位置，使杠挂的位置，使杠杆在程度位置重新平衡杆在程度位置重新平衡. 3丈量并丈量并记录此此时杠杆的杠杆的动力力F1、动力臂力臂l1、阻力、阻力F2、阻力臂、阻力臂l2. 4改改动动力和阻力的大小，反复上述步力和阻力的大小，反复上述步骤，将，将实验数据数据记录在表格中在表格中.实验次数次数动力力F1/N动力臂力臂l1/cm阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/cm123 分析表格中的数据，比分析表格中的数据，比较F1l1与与F2l2的的大小，得出大小，得出结论 杠杆的平衡条件是：杠杆的平衡条件是： 动力力动力臂阻力力臂阻力阻力臂或写作阻力臂或写作F1l1F2l2 对于不能确定于不能确定终究哪个是究哪个是动力、哪个是力、哪个是阻力的情况，我阻力的情况，我们可以根据需求假定，但力可以根据需求假定，但力与力臂必需与力臂必需对应，不可混淆，不可混淆思索讨论：思索讨论： 步骤步骤1 1中为什么调理杠杆两端的螺母，中为什么调理杠杆两端的螺母，使杠杆在程度位置平衡？使杠杆在程度位置平衡？ 杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动杠杆只需在程度位置平衡，从支匀速转动杠杆只需在程度位置平衡，从支点到动阻力作用线的间隔，即力臂的长点到动阻力作用线的间隔，即力臂的长度，才可从杠杆上的刻度值直接读出度，才可从杠杆上的刻度值直接读出步骤步骤2 2中为什么在杠杆两边挂上不中为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调理钩码位置，使杠杆同数量的钩码，调理钩码位置，使杠杆在程度位置重新平衡？在程度位置重新平衡？ 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，那么杠杆在程度位置重新平衡时可使支那么杠杆在程度位置重新平衡时可使支点到动阻力作用线的间隔不同钩点到动阻力作用线的间隔不同钩码位置，便于实验研讨码位置，便于实验研讨本卷本卷须知：知： 判判别杠杆能否平衡不能只比杠杆能否平衡不能只比较F1 和和F2的的大小，也不能只比大小，也不能只比较l1和和 l2的大小，必需比的大小，必需比较F1l1与与F2l2的大小，假的大小，假设它它们乘乘积相等，那相等，那么杠杆平衡；哪一么杠杆平衡；哪一边的乘的乘积大，杠杆就向那大，杠杆就向那一一边倾斜斜 根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件F1l1F2l2，将公式做，将公式做简单的分析，可以得到三种的分析，可以得到三种类型的杠杆型的杠杆 1省力杠杆：当省力杠杆：当l1l2时，F1F2，即，即动力臂大于阻力臂力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，力小于阻力，这种种杠杆叫省力杠杆杠杆叫省力杠杆. 例如，例如，铡刀、起子、指甲刀刀、起子、指甲刀等，它等，它们虽然省力，但是然省力，但是费间隔隔. 2费力杠杆：当力杠杆：当l1l2时，F1F2，即，即动力臂小于阻力臂力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，力大于阻力，这种种杠杆叫杠杆叫费力杠杆力杠杆. 例如，筷子、例如，筷子、镊子、子、钓鱼竿竿等，它等，它们虽然然费力，但是省力，但是省间隔隔. 3等臂杠杆：当等臂杠杆：当l1l2时，F1F2，即，即动力臂等于阻力臂力臂等于阻力臂时，动力等于阻力，力等于阻力，这种种杠杆叫等臂杠杆杠杆叫等臂杠杆. 例如，天平、定滑例如，天平、定滑轮等，它等，它们既不省力，也不省既不省力，也不省间隔隔.课堂小结课堂小结 1. 1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的一根硬棒转动的一根硬棒 2. 2.杠杆的五要素：支点、动力、动力杠杆的五要素：支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂臂、阻力、阻力臂 3. 3.杠杆力臂的画法：过支点作力的作杠杆力臂的画法：过支点作力的作用线的垂线，垂线段的长度就是力臂用线的垂线，垂线段的长度就是力臂1.如下如下图，各式各，各式各样的剪刀都是一的剪刀都是一对对 杠杆，要剪开杠杆，要剪开较硬的物体，运用哪种剪硬的物体，运用哪种剪 刀最适宜刀最适宜 ()B2.如下如下图，轻质杠杆杠杆OA可可绕O点点转动；OA0.3 m，OB0.2 m，A点点处挂一个挂一个质量量为2 kg的物体的物体G，B点点处加一个加一个竖直向上的力直向上的力F，杠杆在程度位置平衡，那么物体，杠杆在程度位置平衡，那么物体G的重力大的重力大小小为_N，力，力F的大小的大小为_N取取g=10 N/kg20303.请在在图甲中画出作用在甲中画出作用在“开瓶起子上的开瓶起子上的动力力F1的力臂和阻力的力臂和阻力F2的表示的表示图谢谢 谢谢