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第九章 機械和功
第1節 杠桿
人類很早以前就學會使用杠桿了。麗輝煌的咸陽宮曾蔚然矗立于八百里秦川。司馬遷在《史記》中有關于這座宮殿的描述。下圖就是我們的祖先在建造宮殿時的情景。你能講出其中的道理嗎？
新知導入
1.認識杠桿，了解關于杠桿的五要素。
2.通過實驗，探究杠桿的平衡條件。
3.知道杠桿的分類及其特點。
4.了解生活中常見的杠桿。
學習目標
觀察下面的圖形，找出它們的共同特征。
它們的共同特征：都是繞著某一固定點轉動
認識杠桿
一
新知學習
1. 定義
物理學中，把在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒，叫作杠桿。
O
l1
2.杠桿五要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂
（1）支點：杠桿繞著轉動的固定點，用O表示。
（2）動力：使杠桿轉動的力，用F1表示。
（3）阻力：阻礙杠桿轉動的力，用F2表示。
（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離，用l1表示。
（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，用l2表示。
l2
F1
F2
（ 力的作用線：過力的作用點，沿力的方向的直線 ）
3. 力臂的畫法
l2
l1
B
F2
O
F1
A
F2
B
O
A
F1
1. 找出支點的位置
3. 從支點作動力、阻力作用線的垂線
2. 確定動力、阻力作用線
4. 標垂足，定力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
在杠桿的使用中，杠桿的平衡狀態是一種非常重要的狀態。
杠桿在滿足什么條件時，才會平衡呢？
畫出圖中杠桿各力的力臂
杠桿在動力和阻力作用下靜止或勻速轉動時，我們就說杠桿平衡。
【猜想】杠桿在滿足什么條件下會保持平衡？
探究杠桿平衡的條件
【實驗器材】
帶有刻度的杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺。
杠桿的平衡條件
二
杠桿的平衡條件：
【實驗過程】
1.調節平衡螺母，使杠桿水平平衡。
思考：為什么要調節在水平位置平衡？
保證力臂沿杠桿，便于測量力臂
2.杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄在表格中。
3.改變阻力和阻力臂的大小，相應調節動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。
4.在杠桿的一側掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。
次數 動力F1 （鉤碼）/個 阻力F2 （鉤碼）/個 動力臂l1/格 阻力臂l2/格
1
2
3
4
3
4
4
3
6
4
2
3
4
2
2
4
2
2
2
2
【實驗數據記錄】
杠桿的平衡條件：
動力×動力臂＝阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2
F1
O
l1
l2
F2
F2
O
F1
l2
F2
F1
l2
l1
O
l1
仔細觀察這些杠桿的動力臂和阻力臂有什么不同？
動力臂、阻力臂的長短不同
杠桿的分類
三
特點：動力臂大于阻力臂，省力費距離。
動力臂大于阻力臂的杠桿是省力杠桿。
l1 ＞ l 2 F1＜F2
1.省力杠桿
省力杠桿的實例分析
F1
F2
o
o
F2
F1
剪刀相當于兩個杠桿組合在一起。
l2
l1
特點：費力但省距離。
l1 ＜ l2 F1＞F2
動力臂小于阻力臂的杠桿是省力杠桿。
2.費力杠桿
費力杠桿的實例分析
o
F1
F2
F2
l1
l2
l2
l1
筷子相當于兩個杠桿組合在一起。
人的右手與釣魚竿接觸處為支點。
o
F1
l1= l2 F1 =F2
動力臂等于阻力臂的杠桿是等臂杠桿。
3.等臂杠桿
o
F1
F2
鍘紙刀
開瓶器
修枝剪
羊角錘
生活中的一些省力杠桿
生活中的杠桿
四
生活中的一些費力杠桿
釣魚竿
理發剪
裁縫剪
托盤天平
物理天平
定滑輪
生活中的一些等臂杠桿
杠桿
杠桿
在力的作用下，能繞固定點轉動的硬棒，叫作杠桿。
支點（O） 動力（F1） 阻力（F2）
動力臂（l1） 阻力臂（l2）
杠桿的五要素
杠桿的平衡條件
F1l1=F2l2
杠桿的分類
省力杠桿
l1 ＞l2 ，F1＜ F2
費力杠桿
l1 ＜l2 ，F1＞ F2
等臂杠桿
l1 =l2 ， F1= F2
課堂總結
生活中的杠桿
課堂練習
1．如圖所示，我們在拖動行李箱時，一般先拉出行李箱上方的拉桿，從杠桿的角度分析，這樣做的目的是為了（　　）
A．增大動力臂
B．減小阻力臂
C．增大動力
D．減小阻力
A
l
G
2.作圖，圖中力 F 作用在杠桿的 A 端，畫出它的力臂和石塊所受重力的示意圖。
3.現有若干個規格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應在杠桿的A點掛（　　）個鉤碼。
A．1
B．2
C．3
D．4
C

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