第一讲 简单机械 杠杆

§4.11简单机械（一）——杠杆学习目标：1．认识并掌握杠杆的五要素；2．知道杠杆的分类及其应用；3．理解并掌握杠杆平衡原理。

重点：熟练掌握杠杆平衡原理难点：探究杠杆平衡条件实验一．重难点知识梳理：1．杠杆的定义：在力的作用下绕转动的硬棒。

固定点说明：（1）杠杆可可，任意。

（2）有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定。

如：鱼杆、铁锹。

直；曲，形状；支点2．杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的点，即定义中的；一般用表示，在图1中即“△”；说明：支点一定在上。

（2）动力：使杠杆的力，一般用表示；转动；F1（3）阻力：杠杆转动的力，一般用表示；阻碍；F2（4）动力臂：从到的垂直距离，一般用表示；支点；动力作用线；L1（5）阻力臂：从到的垂直距离，一般用表示。

支点；阻力作用线；L2说明：动力和阻力都是外界施加给杠杆的力，是受力物体，力的作用点也一定在上。

动力、阻力的方向不一定，但它们使杠杆的方向相反杠杆；杠杆；相反；转动3．杠杆的五要素作图---示意图画示意图的步骤：一找支点、二画线、三连距离、四标签。

（1）确定O；（2）画力的；（虚线）（3）画力臂，过支点到力的作用线作线；（虚线）（4）标垂直符号，定力臂。

（大括号）支点；作用线；垂4．杠杆的平衡条件：（1）杠杆平衡是指：杠杆或绕支点。

静止不动；匀速转动（2）杠杆的平衡条件（或杠杆原理）：公式是，也可写成：。

动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；F1×L1=F2×L2；F1 F2=L2 L15．杠杆的应用：由杠杆的平衡条件：F1×L1=F2×L2，按照力臂的不同可分为：（1）当L1 L2时，F1 F2，省力杠杆；（2）当L1 L2时，F1F2，等臂杠杆；（3）当L1 L2时，F1F2，费力杠杆。

（1）＞；＜；（2）＝；＝；（3）＜；＞省力；力；距离；撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀；费力；力；距离；缝纫机踏板、起重臂，人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆，镊子；等臂；天平，定滑轮，摩天轮6．“探究杠杆平衡条件”实验：实验步骤：（1）将铁架台放在水平桌面上，安装杠杆，调节使杠杆在平衡，目的是；（2）用弹簧测力计测出；（3）将不同的钩码个数组成两个钩码组，分别将两个钩码组悬挂在杠杆上支点侧，调节位置直至杠杆平衡，测出力和对应的力臂填入表格；（4）保持力臂不变，改变，使杠杆重新水平平衡，将对应的力和力臂填入表格；（5）保持力不变，改变使杠杆重新水平平衡，将对应的力和力臂填入表格。

中考要求考试内容知识点分项细目考试目标了解理解简单机械杠杆1．杠杆√2．力臂的概念√3．杠杆平衡条件√4．运用杠杆平衡条件解决有关问题√知识框架知识点睛知识点1．杠杆的基本概念在日常生活中，我们经常会用到下面的工具，其实它们就是杠杆．1．定义：一根硬棒，在力的作用下绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆．说明：“硬棒”不一定是棒，在这里它泛指有一定长度的，在外力的作用下几乎不发生形变的一切物体．因此，实际杠杆的外形多种多样，可以是直的，可以是弯曲的，可以是方的，可以是圆的但不杠杆杠杆的基本概念杠杆平衡条件及应用杠杆杠杆平衡的实验管它的外形如何，作为杠杆时都具有共同的特点；①有一个固定点，在物体转动时，这点是静止不动的；②在力的作用下能绕固定点转动而几乎不发生形变；③受到动力和阻力作用．例如：剪刀、钳子、独轮车、铡刀以及滑轮等．2．杠杆的五要素：A ．支点：杠杆绕着转动的固定点（常用O 表示）B ．动力：使杠杆转动的力（常用1F 表示）C ．阻力：阻碍杠杆转动的力（常用2F 表示）D ．动力臂：从支点到动力作用线的距离（常用1L 表示）E ．阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（常用2L 表示）动力和阻力是从使杠杆转动和阻碍杠杆转动来定义的，具有相对性．如果两个力分别由人和物体施加的，我们通常选择人施加的力为动力，物体施加的力为阻力；如果二个力都由人（或物体）施加的，我们可以任意选择其中的一个力作为动力，则使杠杆旋转方向相反的另一个力就是阻力．注意：（1）动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对其他物体施加的力；（2）力使杠杆转动的方向与力的方向和支点的位置都有关．3．力臂图的画法：A ．明确支点，用O 表示B ．通过力的作用点沿力的方向画一条直线（虚线）C ．过支点O 作该力的作用线的垂线D ．用两头带着箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段，写上相应的字母1L （或2L ）4．杠杆的分类A ．省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力．特点是省力费距离．（铡刀）B ．费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力．特点是省距离费力．（缝纫机踏脚板）C ．等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力大于阻力．特点是不省力也不费力，不省距离也不费距离．（托盘天平）例题精讲【例1】如图所示的四种用具中，属于费力杠杆的是（）【例2】图中属费力杠杆的是（）【例3】如图所示，一名同学在做俯卧撑，如果把人的躯干看作一个杠杆，这是一个________（填“省力”或“费力”）杠杆，该杠杆的支点是________（填图中字母）．【例4】如图所示，赛艇的桨可看成一个杠杆．则赛艇的桨属于杠杆．（选填“省力”或“费力”）【例5】如图是指甲刀的结构图，关于指甲甲刀下面说法正确的是（）A．指甲刀可以看成是一个省力杠杆和一个费力杠杆组成B．指甲刀可以看成是一个省力杠杆和两个费力杠杆组成C．指甲刀使用的越久，用它剪指甲就越省力D．用指甲刀剪指甲时，大段地往下剪比小段地往下剪省力【例6】在图所示中，画出图中力F的力臂并用字母L表示．课堂检测【课1】如图所示的四种工具中，属于省力杠杆的是（）【课2】如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（）【课3】（多选）奥运会皮划艇静水比赛比赛的过程中，当运动员用船浆向后划水，艇就向前运动．下列表述正确的是（）A ．运动员使用的船浆属于费力杠杆B ．运动员使用这种船浆的好处是省力C ．用船浆向后划水，艇就向前运动，说明物体间力的作用是相互的D ．用船浆向后划水，艇就向前运动，说明力可以改变物体的运动状态【课4】（多选）自行车是人们常见的交通工具，从自行车的结构和使用来看，它应用了许多物理知识．下列说法中正确的是（）A ．车把相当于费力杠杆B ．刹车系统应用了杠杆及摩擦的知识C ．链条与其连接的两个齿轮组成了一个滑轮组D ．轮胎制成花纹是为了增大摩擦【课5】如图所示，画出图中动力1F 的力臂，并用字母1L 表示．知识点睛知识点2．杠杆的平衡条件1．杆处于静止或匀速转动状态为杠杆平衡．2．为什么实验前要调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；实验时在杠杆两端的不同位置分别挂上个数不等的钩码位置，也要使杠杆在水平位置重新平衡？目的；①消除杠杆自重的影响，由于实际杠杆的支点不可能精确处在其重心位置，因而杠杆本身的重力会对其平衡产生影响；②使力臂和杠杆重合，直接从杠杆尺上读出力臂的长度、所以，我们要求杠杆处于水平位置平衡．3．平衡条件（即实验结论）：1122F L F L =或2112F L F L =例题精讲【例1】如图所示，O 为杠杆的支点，第一次杠杆在重物G和力F 1的作用下处于水平位置平衡．如果第二次杠杆在重物G 和力F 2的作用下仍在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是（）A ．F 1＞F 2B ．F 1=F 2C ．F 1＜F 2D ．F 2＞F 1＞G【例2】如图所示，O 为杠杆的支点，在杠杆的右端B 点挂一重物．MN 是以A 为圆心的弧形导轨，绳的一端系在杠杆的A 点，另一端E 可以在弧形导轨上自由滑动．当绳的E 端从导轨的一端N 点向另一端M 点滑动的过程中，杠杆始终水平，绳AE 对杠杆拉力的变化情况（）A ．先变小，后变大B ．先变大，后变小C ．一直变小D ．一直变大【例3】如图所示，质量分布均匀的长方形木板AB的长度L=4m，中央支于支架O上，A．B端分别用细绳AD．BC系于天花板上，木板AB水平时，绳AD．BC刚好绷直，且AD绳竖直，BC绳与板AB成30°角，已知细绳承受的最大拉力均为240N．现有重为300N的小孩，从O点出发，沿OB方向向B端缓慢行走，那么绳将被拉紧；在保证细绳不被拉断的情况下，小孩向右行走的最大距离是m；若从O向A端行走，则行走的最大距离是m．【例4】一根轻质杠杆OB，一端固定在O点，可以在竖直面内转动，装置如图所示．已知OA：OB=1：2，G=19.6N，当弹簧秤的读数为4.9N时，轻质杠杆刚好水平平衡，则A点所挂重物受的浮力为（）A．14.7N B．9.8N C．4.9N D．2.45N【例5】如图是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B的示意图．杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动，OC：OD=1：2，物体A为配重，其质量为200g．烧杯的底面积为75cm3，物体B的质量为320g，它的体积为40cm3．当物体B浸没在水中时，水对杯底的压强为P1．当用力拉物体A，将物体B 提出水面一部分以后，杠杆恰好在水平位置平衡，此时，竖直向下拉物体A的力为F，水对杯底的压强为P2．若p1与p2之差为40Pa，求拉力F的大小．（g取10N/kg，杠杆的质量、悬挂物体A和物体B的细绳的质量均忽略不计）课堂检测【课1】如图所示，一根铁棒在水平拉力F 的作用下，以O 点为转轴，由竖直逆时针匀速转向水平位置的过程中，动力F 与动力臂L 的大小变化（）A ．F 增大，L 增大B ．F 减小，L 减小C ．F 增大，L 减小D ．F 减小，L 增大【课2】小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤（自重不计），其照片如图所示．秤砣的质量m 0为1kg ，根据照片估算此杆秤最大测量值为kg ；若要增大该杆秤的测量范围，可采用的方法（写一种方法）；已知秤杆上0.5kg 和2.5kg 的两根刻度线相距10cm ，则秤钩连接点A 与提钮O 点的距离是cm．【课3】（多选）如图所示的杠杆平衡，把A 端所挂重物浸没在水中，杠杆失去平衡，为使杠杆重物的平衡，应当（）A ．将支点向A 端移动B ．将支点向B 端移动C ．支点不动，在B 端再加挂钩码D ．支点不动，将B 端重物向支点移动【课4】如图所示，杠杆AB 的A 点挂边长为2dm 、密度为ρ1=2kg/dm 3的正方体C ，B 点挂边长为1dm 正方体D ，AO:OB=2:5，杠杆在水平位置平衡时，D 静止在空中，C 对水平地面的压强为p 1=1000Pa ；若将正方体D 浸没在某种液体中（未接触到容器底），杠杆在水平位置平衡时，C 对水平地面的压强增大了1250Pa ，取g=10N/kg ，可求得（）A ．物块D 的密度为5kg/dm 3B ．液体的密度为2kg/dm 3O B A CDD ．若物体D 不浸入液体，要使物体C 对地面的压强为零，则应对物体D 施加竖直向下的64N 的力知识点睛知识点3．杠杆平衡条件的实验关于杠杆衡条件的实验，是近年各地中考的热点，解决这类问题的一般步骤是：1．通览一下题干，明确所求2．明确杠杆支点的位置；3．分析杠杆受到的各个力分清动力和阻力，明确其大小和方向，确定每个力的力臂；据杠杆的平衡条件1122F L F L 列出关系式，求解即可．例题精讲【例1】在探究杠杆平衡条件的实验时，实验前发现杠杆左端低，右端高，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节；实验时，在A 点悬挂两个总重为1N 的钩码，在B 点用弹簧测力计竖直向下拉（如图所示），使杠杆在水平位置再次平衡，则拉力应为N ，此时杠杆属于杠杆．【例2】在探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可将左侧的平衡螺母向调节，使其在水平位置平衡．如图所示，在支点左侧20cm 刻度处挂3个重均为0.5N 的钩码，在支点右侧15cm 刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡．要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿方向，此时读数为N ．【例3】在探究杠杆平衡条件的实验中，先把杠杆架在支架上，通过调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．当左侧钩码处于如图所示的A 位置时，应将右侧的钩码向__________移动（选填“左”或“右”）________格（每格长度相同），可使杠杆在水平位置平衡．【例4】同学们在实验室进行“探究杠杆的平衡条件”的实验．所用杠杆上相邻刻线间距均为5cm ，实验中使用的钩码每个重0.5N ．（1）实验前，小宏发现杠杆如图甲所示，左端偏高，右端偏低．他应将平衡螺母向调节，使杠杆水平平衡后再进行实验．实验序号动力1/N F 动力臂1/cm L 阻力2/N F 阻力臂2/cmL M 20 1.510（2）图乙是小宏某次实验的情景，请你把弹簧测力计的示数填入上表中．（3）本次实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是．【例5】如图，长3.0m 、重10N 且密度不均匀的金属杆，可绕O 点在竖直平面内自由转动．现用竖直向上的拉力F 使金属杆保持水平，测出O 点到拉力F 的距离及F 的大小，再改变拉力F 作用点的位置，测出相应的F 与x 的大小，所得实验数据如表．（1）由表中数据可得F 与x 之间的关系是：．（2）O 点到金属杆重心的距离为m ．（3）若测力计量程为25N ，则应控制在范围．课堂检测【课1】下图是探究杠杆平衡条件的实验装置．（1）实验前，发现杠杆右端下沉，此时，应把杠杆两端的平衡螺母向______________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在_____________位置平衡，这样做的目的是为了方便读出力臂．（2）下表是某实验小组测得的两组数据，请你帮他们补充完整（3）分析上表，可得杠杆的平衡条件为：____________________________．【课2】在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______调节．小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是_________________________________、____________________________________．（2）如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码______个．（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______________（变大／变小／不变），其原因是__________________________．【课3】在研究杠杆平衡条件的实验中：（1）实验前，发现杠杆处于如图所示的状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向_____（选填“右”或“左”）移动．（2）上面操作使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是______________（3）某实验小组进行正确的实验操作后，得到的数据为15NF=，120cmL=，24NF=和230cmL=．该实验小组是否根据这组数据就能得出探究结论？___________；理由是__________________．【课4】在探究“杠杆平衡条件”的实验中，杠杆上每格等距：（1）实验前没挂钩码时，发现杠杆左端上翘，应将左端平衡螺母向旋一些（选填“左”，“右”），使杠杆在位置平衡．（2）试验中，用图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能平衡，但采用这种方式是不妥当的．这主要是因为（）A．一个人无法独立操作B．需要使用太多的钩码C．力臂与杠杆不重合D．力和力臂数目过多（3）在图中，不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置，保持左侧第格的钩码不动，将左侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆仍然可以平衡．总结复习知识点1．杠杆的基本概念知识点2．杠杆的平衡条件知识点3．杠杆平衡条件的实验课后作业【作业1】根据具体工作需要能选择合适的工具是劳动者的基本技能，要剪开较硬的物体，下图中的四种剪刀，应选择（）【作业2】如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是（）【作业3】在建筑工地上，王师傅想用撬棒将一块大石头挪开．其实撬棒就是一个杠杆，其支点（O ）和受力情况如图所示，请你在图中画出动力1F 的力臂1L ．根据王师傅使用撬棒的情况，可知此时撬棒是一个杠杆．（选填“省力”、“费力”、“等臂”）【作业4】如图所示，杠杆AB 可绕O 转动，绳AD 连在以A 为圆心的弧形导轨MN 上，D 可在MN 上自由滑动，当绳的D 端从N 向M 滑动过程中，杠杆仍保持平衡，则AD 对杠杆的拉力变化情况是．【作业5】学习了杠杆原理后，小华和小明同学尝试利用杠杆原理测量出一把直尺的质量．请你也参与到他们的活动中吧．（1）写出杠杆平衡原理的表达式．（2）实验步骤：①找出直尺的重心．如图所示，他们将刀口仰放在桌面上，再把直尺平放在刀口（支点）上，左右移动直尺，使直尺在位置保持静止，此时的位置就是直尺的重心．他们在重心处做好记号．②将质量是m 千克的钩码挂在刀口左端的直尺上任一位置，在刀口上向右移动直尺，使其重新在位置平衡，读出此时钩码到刀口的距离，此距离就是动力臂L 1，则到刀口的距离就视为阻力臂L 2．③利用上述已知的和测量的量可写出计算直尺质量的表达式为．【作业6】如图所示，杠杆AB 可绕O 点在竖直面内转动，:2:5AO OB =．杠杆左端悬挂金属块A ，右端悬挂质量为2kg 的金属块B ．金属块的密度5×103kg/m 3．当金属块B 没入水中时，杠杆恰在水平位置上平衡；当金属块B 没入酒精中时，需在金属块A 的下面施加竖直向下的N 的拉力，杠杆恰在水平位置上平衡．（330.810kg/m ρ=⨯酒精，g 取10N/kg ，不计杠杆重、绳重和摩擦．）中考演兵【演兵1】图4所示的用具中，属于省力杠杆的是【演兵2】如图4所示的四种用具中，属于费力杠杆的是【演兵3】图2所示的各种用具中，属于费力杠杆的是【演兵4】如图1所示，是生产或生活中经常使用的工具，属于费力杠杆的是图4ABCD筷子钳子天平钓鱼竿A 托盘天平B 镊子C 钢丝钳D 修剪树枝的剪刀图4天平钢丝钳钢丝钳羊角锤CB筷子AD图2瓶盖起子钳子镊子推独轮车ABCD图1瓶盖起子A镊子D钳子C核桃夹子B【演兵5】图4所示的用具中，属于省力杠杆的是【演兵6】图5所示的工具中，正常使用时属于费力杠杆的是【演兵7】图4所示的简单机械中，属于费力杠杆的是【演兵8】如图15所示，O 点为杠杆的支点，请画出力F 的力臂，并用字母L 表示。