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[组图]杠杆及应用

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学习目标
　　1．知道什么是杠杆，能从常见的工具中辨认出杠杆。
　　2．知道有关杠杆的一些名词术语，理解力臂的概念，会画杠杆的力臂。
　　3．理解杠杆的平衡条件，并能用来解决简单的问题。
　　4．知道杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点，会举例说明。

学习重点
　　1．能用杠杆的平衡条件解决简单的问题和简单的计算。
　　2．会判断杠杆的类型。

学习难点
　　力臂的概念，会画力臂。

内容解析
　　1、杠杆定义
　　在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒。
　　　　
　　

　　2、杠杆的五要素
　　(1) 支点：杠杆绕着转动的点（O）。
　　(2) 动力：使杠杆转动的力（F动或F1）。
　　(3) 阻力：阻碍杠杆转动的力（F阻或F2）。
　　(4) 动力臂：支点到动力作用线的距离(L动或L1)。
　　(5) 阻力臂：支点到阻力作用线的距离（L阻或L2)。
　　力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线。
　　　　　　　　　　　　

　　3、杠杆的平衡条件：
　　杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
　　　　　　　　　　F1×L1=F2×L2

　　4、三种杠杆： (利用F1L1=F2L2分析可得出三类杠杆)
　　(1) 省力杠杆(L1> L2) ：动力臂>阻力臂 特点：省力，但动力多移了距离。
　　例：撬棒，钳子，铡刀……
　　当你把脚尖翘起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这是一个省力杠杆(如图)，肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
　　　　　　　　　　　　
　　(2) 费力杠杆(L1＜ L2)： 动力臂＜阻力臂，特点：费力，但动力少移了距离。
　　例：汽车上的刹车闸，镊子，人的前臂，钓鱼竿……
　　　　　　　　　　　　　　　
　　当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆(如图)。肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌肉要化费6倍以上的力气，虽然费力，但是可以赢得速度。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　(3) 等臂杠杆(L1= L2) ：动力臂=阻力臂，特点：不省力，不费力，不省距离，力臂相等。
　　天平的左盘物体的质量等于右盘砝码的质量的道理：
　　∵F1=G1= m1g；F2=G2=m2g；L1=L2
　　∴根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，得
　　m1g·L1=m2g·L2

例题解析
　　1、如图所示，在图中画出动力和阻力以及它们的力臂。
　　　　　　　　　　　　

　　分析与解:
　　画力臂的关键在于找到支点，力的作用线，然后做支点到力的作用线的距离。力的作用线、力臂都要用虚线画出来，最后加上垂直符号，用大括号括起力臂，用相应的符号表示力臂。
　　　　　　　　　

　　2、如图所示，杠杆AO在力F1、F2的作用下处于静止状态，L1是力F1的力臂，在图中画出力F1。
　　　　　　　　　　　　　　　　

　　分析与解:
　　力臂是垂直于力的作用线的，因此F1的作用线一定在垂直于L1的直线上，而力的作用点是在杠杆上的，因此L1的垂线与杠杆的交点就是力的作用点。根据杠杆的平衡，F1必须使杠杆逆时针转动。因此方向如图所示。
　　　　　　　　　　　　　　

　　3、某同学做“研究杠杆平衡条件”实验，所用钩码每个重1N，杠杆上每格的长度是2cm，其中一次实验所挂钩码的个数和位置如下图所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（1）将实验的数据填入下表中
动力（N） 动力臂（cm） 阻力（N） 阻力臂（cm）
　 　 　 　
　　（2）通过实验得到的结论是：_____________________________________。

　　分析与解:
　　答案：
　　4、1、2、2
　　F1×L1=F2×L2

　　4、如图所示是一个指甲刀的示意图；它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是
　　A、三个杠杆都是省力杠杆；
　　B、ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆。
　　C、ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆；
　　D、三个杠杆都是费力杠杆；

　　分析与解:
　　ABC相当于一个道钉撬或者撬棒，因此是省力杠杆，OBD、OED相当于镊子，因此是费力杠杆。
　　答案：C

　　5、如图所示，一根质量均匀的直尺放在水平的桌面上，全长的伸出桌面，在伸出端挂一重5N的物体G时，直尺仍然恰好保持平衡，则此直尺重为：
　　A. 2.5N；　　　　　 B. 5N；
　　C. 7.5N；　　　　　 D. 10N。

　　分析与解:
　　将整个直尺的质量等效到位于重心处的一个质点，则此时力臂正好相等。
　　答案：B

　　6、一根扁担长2m，前后各挂有500N和300N的重物，若不考虑扁担的重量，问：人的肩头应在什么位置，扁担才平衡。

　　分析与解:
　　解：根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2
　　　　得500N×L1=300N×L2
　　　　又 L1+L2=2m
　　　　可得L1=0.75m，L2=1.25m。
　　答:人的肩头应该距离重的物体的一端0.75m。

来源：中国哲士网

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