第一、什么叫杠杆。
在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒。所以,作为杠杆必须具备的条件:
二力、二臂、一支点。
1、二力:使杠杆转动的力叫动力。一般情况下用F1表示。
阻碍杠杆转动的力叫阻力。一般情况下用F2表示。
2、支点:杠杆绕着转动的点。一般情况下用O表示。
3、硬棒:受力时形变可以忽略的硬板。可直、可圆、可方、可弯、可粗、可细,
也可以是一个物体。
4、力臂:支点到力的作用线的距离。
其中:支点到动力的作用线的距离叫动力臂。一般情况下用L1表示。
支点到阻力的作用线的距离叫阻力臂。一般情况下用L2表示。
5、特别注意:
(1)、力臂不一定在杠杆上。如钓鱼竿的两个力臂均不在杠杆上。
(2)、力的作用线通过支点时,力臂为零,这个力对杠杆不产生转动作用。
例如在研究杠杆平衡条件时,粗细均匀的杠杆重力作用点正好处于中点,即处于杠杆的支点位置。
(3)、确定动力和阻力的方法,一般情况下,动力就是使杠杆(物体)顺时针转动的力,另一个力必然是阻力,即使杠杆(物体)逆时针转动的力,但许多杠杆的动力和阻力是相对的,如抬东西的扁担、称物品的杆秤、天平等。
(4)动力和阻力的方向不一定相反,例如天平的动力和阻力方向是相同的。
第二、动力臂阻力臂怎么判断。这个问题实际上就是如何找(画)力臂的问题。
找力臂的口诀:一找支点、二画线、三作距离、四标签。
1、找到支点O,杠杆绕着转动的点。
2、找到使杠杆转动的两个力后,作出力的作用线,有时要适当地把作用线延长一些,
一般用虚线表示。
3、作力臂,过支点作力的作用线(延长线)的垂线,实际上就是数学几何中的作点到直线的距离。
4、标出力臂,一般用大括号表示。
第三,杠杆平衡是动力、动力臂、阻力、阻力臂四个要素的共同作用。由杠杆原理知:F1L1=F2L2,即动力与阻力之比跟力臂成反比或F1=L2F2/L1F1与F2的大小决定L1与L2的比值。
当L1>L2,F1<F2为省力杠杆,增大动力臂或减小阻力臂均可以省力。如动滑轮。
当L1<L2,F1>F2为费力杠杆,减小动力臂或增大阻力臂都为费力。如吃饭的筷子。
当L1=L2,F1=F2为等臂杠杆,既不省力又不费力。如定滑轮。
注意:有的杠杆不能被划分为这三类,如抬水的扁担。
问题1、指甲剪上有几组杠杆,各属于什么类型的杠杆?
问题2、写字的笔属于什么类型的杠杆?(答案略)
问题3、人类选择杠杠的原则是什么?
参考答案:主要为了省力时,选用省力杠杆;主要为了省距离时,选用费力杠杆。
没有既省力又省距离的杠杆。
第四、问题和应用。
1、“小秤大用”的原理。一只鹅重约4kg,现在只有2kg的小秤,不准杀死鹅,可以使用其他器材,如何准确称出鹅的质量。(提示:使用省力杠杆)
2、三人用扁担抬水,要求每人承担的重量一样,请你设计一种方案。
3、如图所示,用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸秆,使其静止在水平方向上,O为麦桔杆的中点.这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦桔杆的两端匀速爬行,在蚂蚁爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持平衡,则()
A.两蚂蚁的质量一定相等
B.两蚂蚁的爬行速度大小一定相等
C.两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等
D.两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等
4、如图,是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜,仍然使杠杆保持平衡,拉力F的变化情况是
A.变小B.变大C.不变D.无法确定
5、请你画出定滑轮和定滑轮的动力臂和阻力臂。
(1)、定滑轮的实质是:等臂杠杆。如下图。
(2)、动滑轮的实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆,动力作用线与阻力作用线
平行且支点是变化的。上图。