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第十章机械与人第一节科学探究:杠杆的平衡条件1.杠杆(1)定义:在下能绕着转动的硬棒。(2)五要素①支点:杠杆绕着转动的点,如图中。②动力:使杠杆转动的力,如图中。③阻力:阻碍杠杆转动的力,如图中。④动力臂:的距离,如图中l1。⑤阻力臂:的距离,如图中l2。力的作用固定点OF1F2支点到动力作用线支点到阻力作用线2.杠杆的平衡(1)杠杆在动力和阻力作用下时,我们称为杠杆平衡。(2)杠杆的平衡条件:通过实验探究,我们发现杠杆平衡的条件是:。3.杠杆的分类(1)省力杠杆:l1l2,。如:手推车。(2)等臂杠杆:l1=l2,。如:天平。(3)费力杠杆:l1l2,。如:理发剪刀。静止动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)省力费距离不省力不省距离费力省距离正确理解力臂(1)力臂指的是从支点到力的作用线的距离,而不是从支点到力的作用点的长度。(2)作用在杠杆上的一个力的作用点不变,力的方向改变时,那么力臂一般要改变。如图(a)(b)所示,力F的大小一样,由于作用在杠杆上A点的方向不同,力臂就不同,(a)图中F的力臂l比(b)图中F的力臂l'大。(3)力臂不一定在杠杆上,如图(b)所示。(4)若力的作用线过支点,则它的力臂为零。【例题】在如图所示中:①标出支点O的位置;②画出作用在撬棍上的力F1的力臂。点拨:解答此类题目的程序如下:确定支点O→画力F的作用线→过点O作F作用线的垂线段→标注解析:支点是杠杆绕着转动的固定点,观察题图可知,杠杆是围绕小石块转动,所以杠杆与小石块接触的点即为支点。力F1的力臂是指从支点到力F1的作用线的距离,从支点向力F1的作用线作垂线段即为其力臂L1。答案:如图所示一二三一、杠杆的概念及五要素1.下列关于杠杆的说法中正确的是()A.杠杆必须是一根直棒B.杠杆不一定要有支点C.杠杆可以是直的,也可以是弯的D.杠杆的力臂是从支点到力的作用点的距离答案解析解析关闭杠杆不一定是直的,只要能绕着固定点转动的物体都可以看作是杠杆,杠杆可直可弯,没有形状限制,A错、C正确;杠杆一定要有支点,B错;力臂是从支点到力的作用线的距离,是点到线的距离,而不是点到点的距离,故D错。答案解析关闭C一二三2.在图中画出力F1的力臂和力臂L2对应的力F2。答案解析解析关闭力臂是从支点到力的作用线的距离,即从支点向力F1所在的直线作垂线段,即为力F1的力臂L1;力臂L2对应的力F2的作用点在杠杆上,方向向下。答案解析关闭如图所示二、探究杠杆的平衡条件3.如图所示,是小丽在“研究杠杆平衡条件”的实验中,使杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码,则杠杆()A.仍然平衡B.不平衡,左端下降C.不平衡,右端下降D.无法确定答案解析解析关闭杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积,哪端的力和力臂乘积较大,哪端就下降,由题意可知杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码时,左端力和力臂乘积大于右端力和力臂乘积,故B选项正确。答案解析关闭B一二三4.物理实验小组的同学利用如图所示的装置,在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)移动,将杠杆调在水平位置的目的是方便测量。一二三(2)实验中测得的数据如表所示,表格中漏填的数据为N。测量序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm①120210②2151.520③3515(3)有的同学按现有方案得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符,原因是实验过程中(填字母)。A.没有改变力的大小B.没有改变力的方向C.没有改变力的作用点D.实验次数较少,结论具有偶然性一二三答案解析解析关闭本题考查了杠杆的平衡条件。(1)由题图可知,左边下降,所以应调节右端的平衡螺母向右移动。当杠杆水平时,杠杆与重力的方向垂直,这样容易测量力臂的大小。(2)由实验①②可知,动力×动力臂=阻力×阻力臂,所以空格处的数据应为1。(3)在实验中,既改变了力的大小,又改变了力臂的大小,并测量了多次,所以A、C、D错误。力臂的大小与支点到力的作用点的距离并不一定相等,力臂的大小是由支点及力的方向决定的,当力的方向发生变化时,力臂也会变化,故B正确。答案解析关闭(1)右力臂(2)1(3)B三、杠杆的分类5.如图所示,赛艇的桨可看成一个杠杆。答案解析解析关闭本题考查杠杆的分类方法。使用桨划水时,手离船桨支点的距离远小于水到船桨支点的距离,即船桨的动力臂远小于阻力臂,所以它是费力杠杆。答案解析关闭费力一二三