第五讲简单机械杠杆

1第五讲简单机械杠杆1、杠杆定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2、杠杆的七要素（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定的。（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）动力作用点：动力在杠杆上的作用点。（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示。（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2”表示。注意：①无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。②力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。3、杠杆示意图的画法：图甲图乙图丙二、杠杆的平衡条件1、杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。2、杠杆的平衡条件实验（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图乙所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂l1和l2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂长度大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接F2F1F1F1l1l2F2F1F1F1l1l2OOl1l2图乙图甲2图9-2F从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。3、杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。三、杠杆的应用1、省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，2、费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，3、等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，既省力又省距离的杠杆时不存在的。基础知识与基本技能1．根据使用情况的不同，杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆三类。省力杠杆的特点是：，距离；费力杠杆的特点是：，距离；等臂杠杆的特点是：。2．根据使用情况的不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。从是否省力和是否改变用力方向的角度看：定滑轮的特点是，；动滑轮的特点是，。3．如图9-1所示，摩擦不计，物重为100N。（1）若动滑轮重不计，匀速提升重物时绳子的拉力为N。（2）若动滑轮重为20N，匀速提升重物时绳子的拉力为N。（3）若将绳子向上拉动4m，则物体向上移动m。4．如图9-2所示是一个简易的杠杆式起重机，F是动力，物重为阻力。（1）画出动力臂和阻力臂。（2）试说明这个起重机是省力机械还是费力机械。知识的应用5．在常见的生活用品和有关器材中，镊子是杠杆，老虎钳是杠杆，天平是杠杆，夹蜂窝煤的火钳是杠杆。6．如图9-3是一把杆秤，它上面有A、B两个提纽．秤砣现在所处的位置既可表示被称的物体质量为1.5kg，也可表示被称的物体质量为4kg．表示1.5kg时，说明用的是提纽；表示4kg时，说明用的是提纽（选填字母A或B）。7．如图9-4所示，杠杆处于平衡状态。根据问题作出下列选择：A杠杆保持平衡B.将顺时针转动C.将逆时针转动D.无法确定转动方向（1）若将两边的钩码都向支点移动一格，那么观察到的现象将是（）（2）若在两边再各加挂一只钩码，那么观察到的现象将是（）知识的拓展·图9-1图9-3图9-43图9-58．如图9-5所示，不计摩擦及杠杆自重。悬挂物G=4.5N,作用在杠杆右端的力F与杠杆成30º角,当杠杆平衡时F的大小是N.9．如图9-6，杠杆OA在F1、F2两个力作用下平衡，图中已画出了杠杆A端受的力F1。如果虚线OO/是力F2的力臂，请在杠杆上标出F2的作用点B（图上保留应有的作图痕迹），并画出力F2的示意图。10．用两个滑轮及绳子来组装滑轮组，最多可以有段绳子承担物重．当被提升的物重为600N时，作用在绳端的动力至少为N才能使物体匀速上升，这里所说的“至少”指的是在什么条件下。杠杆杠杆的应用基础知识与基本技能1．一根硬棒，在力的作用下能称这根硬棒为杠杆。当杠杆在力的作用下处于状态时，就称该杠杆平衡。2．省力杠杆的特点是：动力臂阻力臂。在理发剪、羊角锤、缝纫机踏板中，属于省力杠杆的是。3．图9-7中，图的握法更有利于拧紧或松开螺帽。4．如果作用在杠杆上的动力是200N，动力臂与阻力臂之比是4∶1，那么，杠杆平衡时，阻力是5．用一根硬棒撬石头，如果石头重2.4×l03N，动力臂是1.2m，阻力臂是20cm，那么，要把这块石头撬起，施加的动力应当是N。6．如图9-8所示，杠杆上每小格的长度相等，每只钩码等重，杠杆在水平位置平衡。请判断下列说法的正确与错误：（1）左右两边各加挂一只钩码，杠杆仍在水平位置平衡（）（2）左右两边各加挂一只钩码，杠杆会顺时针转动。（）（3）若右边再加挂一只钩码，左边必须再加挂两只钩码才能保持平衡（）（4）如果左边钩码向左移一格，则右边钩码必须向右移两格，才能保持平衡（）7．下列说法中正确的是（）。点到力的作用点的距离称为力臂杠杆平衡就是指杠杆处于静止状态C．动力作用点离支点越远，一定越省力D．力使物体转动的效果决定于力和力臂的乘积8．“研究杠杆平衡条件”的实验可采用图9-9所示的装置。实验时让横杆AB在水平位置平衡，这样做的好处是。若开始实验前发现B端下沉，可将B端螺母向边调。若每个钩码质量为50g，则在C点应挂只钩码杠杆才能平衡；若C点不挂钩码，改在D点用弹簧测力计拉，为使杠杆平衡，这时弹簧测力计的最小读数应为N，拉力的方向应。9．如图9-10所示，AB为轻杆，AO＝OC=CB，B端悬挂重为10N的物体，当A端施加竖直向下的力F＝N时，杠杆平衡。如果动力作用点从A点移到C点，能使杠杆仍平衡的力F至少是N，该力的方向是。10．判断下列说法的正确与错误。[2.0]（1）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的（）图9-6·OAOˊF1图9-8图9-10图9-9（a）（b）图9-74（2）杠杆上的支点总是在动力作用点与阻力作用点之间（）（3）支点到力的作用点的距离叫力臂（）（4）作用在杠杆上的动力和阻力，方向不一定是相反的，有时可能是相同的（）11．关于杠杆，下列说法中正确的是（）。A．从支点到力的作用点的距离称为力臂B．作用在杠杆上的动力和阻力，方向有可能是相同的C．支点总是处在动力和阻力之间的某一位置D．人们在生产劳动中使用杠杆的目的就是为了省力12．如图9-11所示，现在杠杆处于平衡状态。若在两侧的钩码下面再各加挂一只钩码（所有的钩码都是相同的），则（）。A．杠杆仍保持平衡B．杠杆左端会下降C．杠杆右端会下降D．无法确定会出现什么现象13．如图9-12所示，F1、F2的方向均为竖直向下，但F1＜F2，现在杠杆在水平位置平衡。设想，保持F1和F2的大小和方向不变，而使它们的作用点分别以相等的速度向支点移动。在移动过程中，杠杆的情况是（）。A．仍保持在水平位置平衡B．顺时针转动C．逆时针转动。14．如图9-13所示是自重不计的杠杆，O为支点。已知LAO＝3LAB，物重G＝300N。（1）在A端施最小的力F使杠杆平衡，画出该力的示意图。（2）求出力F的大小。[1.5]知识的应用15．如图9-14表示用杠杆提重物。沿AB方向（竖直方向）、或者沿AC方向（与杆垂直的方向）、或者沿AD向（水平方向）都能使杠杆平衡。其中，沿方向用力时，这个力的力臂最长，其力最小。某人用弹簧测力计钩住杆的A端，沿水平（AD）方向拉住使杆在图示位置平衡，若他缓慢地使弹簧测力计向竖直（AB）方向旋转，且保持杆的位置不变，那么，（1）旋转过程中弹簧测力计的示数会改变吗？答。（2）如果改变，是怎样改变的呢？答。16．两个小孩坐在跷跷板上，跷跷板恰好在水平位置平衡。那么，下列说法中正确的是（）。A．两个小孩一定等重B．两个小孩到支点的距离一定相等C．两个小孩各自的体重和到支点的距离的乘积相等17．瞧，图9-15中那个人背了点东西多费劲！你将建议他作下列哪种改进呢（）。[1.0]A．腰应当直起来B．步子迈得小些C．两手往前移一移D．将棒往前拉一拉，使物体更靠近人些18．如图9-16所示是用开启瓶盖的板手掀开瓶盖。板手相当于一个杠杆，标出它的支点O，画出它受的动力（F1）和阻力（F2）的示意图。[1.5]19．如图9-17是一个简易压水泵。用手向下压手柄，活塞杆会把活塞往上提；用手向上提手柄，活塞杆会把活塞向下推。整个手柄是一个弯曲的杠杆。[1.5]（1）请在图上标出支点O，画出此时的阻力F2，作出F1、F2的力臂L1和L2；（2）请回答：这个手柄属于哪一类杠杆？。20．如图9-18是一个人挑担子的示意图。扁担前端A处挂的重物质量是m1＝20kg，后端B处挂的重物质量是m2＝30kg。求：（l）前、后两物体各为多重；（2）如果A、B两点间距离是1.5m，则他的肩与前端A的距离应为多大？[3.5]图9-12图9-11图9-13图9-14图9-15图9-18图9-17图9-165图9-23图9-25图9-2721．长为80cm的杠杆，自重不计，支点在离右端20cm处。若在左端挂20N的重物，则在右端应挂N的重物才能使杠杆平衡；若在两端再各加挂10N的重物，则杠杆的支点应向移动cm，才能使杠杆恢复平衡。[2.5]22．如图9-19的杆秤，提纽O处是支点。已知AO为5cm，秤砣质量是500g，秤杆上B处的刻度（也叫“秤星”）表示2kg，当秤砣放在B处时秤杆平衡．则被称物体的质量是kg，OB之间的距离是cm。再回答下列问题：（1）如果将500g的秤砣换成一个550g的较大秤砣，秤钩上挂的还是原来的物体，这时秤砣的位置与提纽的距离应比原来（选填“大些”或“小些”）才能平衡。这时从秤杆上读得的被称物体的质量比它的实际质量要（选填“大些”或“小些”）。（2）现在社会上有些不法小商贩，采取偷换秤砣的办法来坑害顾客。想想看，他们在卖货时，是用偏大的秤砣还是用偏小的秤砣？答：。23．如图9-20所示，一根重为G的均匀铁棒OA可绕O自由转动，原来处在竖直位置（图中实线）。若用始终保持水平方向的力F拉它的A端，在它绕O点转动的过程中，F的大小变化情况是（）。A．保持不变B．逐渐增大C．逐渐减小24．象图9-21那样，用始终垂直于与木头的力F将木头缓慢地抬起，在抬起的过程中，力F大小将（）A不变B．渐渐变小C．渐渐变大D．先变小后变大25．如图9-22所示，轻质杆AB可绕支点O自由转动，其A端由一根细绳AC固定于地面。若在其B端分别施加大小相同的四个不同方向的力，则当细绳AC承受的力最大时，B端对应的力应当是（）。A．F1B．F2C．F3D．F426．如图9-23所示，一根轻木条左端放一支较矮的蜡烛，右端放一支较高的蜡烛，两支蜡烛一样粗细，在O处将木条支起，木条能在水平位置平衡。同时点燃蜡烛，点燃后燃烧速度相同。那么，在燃烧过程中，木条（）。A．始终保持水平B．左端会下沉C．右端会下沉27．如图9-24，要在杠杆的A端作用一个最小的力F使杠杆平衡，在图中画出这个力的力臂L及这个力的示意图。[1.5]28．图9-25所示，两个小孩正在玩跷跷板。现在是女孩把男孩跷起来了。如果你是那个男孩，你有什么最简单的办法把女孩跷起来呢？知识的拓展29．如图9-26为一根硬棒，棒上标出了A、B、C三点，把它作杠杆使用。则以棒上的点为支点、动力作用在点、阻力作用在点时，最省力。[2.5]30．如图9-27所示，轻质杆可绕O自由转动，在A端施加一个始终垂直于杠杆的作用力F，使其从OA位置匀速转到OA/位置的过程中，力F的大小将（）。A．