1、杠杆杠杆 1 1定义：在定义：在 _的作用下绕的作用下绕 _转动的硬棒叫作杠杆。转动的硬棒叫作杠杆。 第十五讲第十五讲 杠杆杠杆 滑轮滑轮 斜面斜面 力力 固定点固定点 2 2杠杆的五要素杠杆的五要素( (如图如图) ) O O 转动转动 F F1 1 阻碍阻碍 F F2 2 l l1 1 l l2 2 3 3杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件 (1)(1)杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下保持杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下保持 _。 (2)(2)平衡条件：平衡条件： _。公式为。公式为 _。 静止或匀速动静止或匀速动 动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂 F F1 1l l1 1F F2 2l
2、 l2 2 4 4生活中的杠杆生活中的杠杆 费力省距离费力省距离 滑轮及其他简单机械滑轮及其他简单机械 1 1滑轮滑轮 等臂杠杆等臂杠杆 省力杠杆省力杠杆 省力省力 变力的方向变力的方向 改改 省一半省一半 力的方向力的方向 几分之一几分之一 G n 注意：不计摩擦力和机械本身的重力时，注意：不计摩擦力和机械本身的重力时，F F 才成立，不计绳重和摩才成立，不计绳重和摩 擦力，但计动滑轮重力时，擦力，但计动滑轮重力时，F F 。 G n GG n 动 2 2其他简单机械：轮轴和斜面，都能省力。同一斜面，倾斜程度越高，其他简单机械：轮轴和斜面，都能省力。同一斜面，倾斜程度越高， 拉同一物体越拉同
3、一物体越 ( (选填“省”或“费”选填“省”或“费”) )力力 。 费费 杠杆的特点及应用杠杆的特点及应用 (10(10年年4 4考考) ) 1 1(2017(2017江西江西) )如图所示，是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景，此时扫如图所示，是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景，此时扫 帚属于帚属于 ( (选填“省力”“费力”或“等臂”选填“省力”“费力”或“等臂”) )杠杆。杠杆。 费力费力 2 2(2014(2014南昌南昌) )下面是国王与阿基米德的一段精彩对话。国王说：“我下面是国王与阿基米德的一段精彩对话。国王说：“我 想不费吹灰之力，就可以随便移动任何重量的东西。”阿基米德说：“我想不费吹
4、灰之力，就可以随便移动任何重量的东西。”阿基米德说：“我 不仅可以移动任何重量的东西，我还可以撬动地球。”请你说出阿基米德不仅可以移动任何重量的东西，我还可以撬动地球。”请你说出阿基米德 应用的原理和实现撬动地球的条件。应用的原理和实现撬动地球的条件。 答：答：所涉及的物理知识是杠杆平衡原理。撬动地球的条件是找到支点和足所涉及的物理知识是杠杆平衡原理。撬动地球的条件是找到支点和足 够长的杠杆。够长的杠杆。 简单机械的理解简单机械的理解 (10(10年年2 2考考) ) 3 3(2020(2020吉安一模吉安一模) )如图所示，利用滑轮分别拉同一物体沿同一水如图所示，利用滑轮分别拉同一物体沿同一
5、水 平地面做匀速直线运动，其中属于定滑轮的装置是图平地面做匀速直线运动，其中属于定滑轮的装置是图 ；属于省；属于省 距离的装置是图距离的装置是图 。 甲甲 丙丙 4 4(2019(2019江西江西) )如图所示，物重为如图所示，物重为G G的物体在不同简单机械中均处于的物体在不同简单机械中均处于 平衡状态平衡状态( (不计机械自重和摩擦不计机械自重和摩擦) )，拉力，拉力F F1 1、F F2 2、F F3 3、F F4 4的大小关系是的大小关系是( )( ) A AF F2 2 F F3 3F F4 4 F F1 1 B BF F2 2 F F4 4 F F1 1 F F3 3 C CF F
6、4 4F F2 2 F F1 1 F F3 3 D DF F4 4 F F2 2 F F3 3 F F1 1 B B 杠杆平衡条件及其应用杠杆平衡条件及其应用 (10(10年年2 2考考) ) (1)(1)常考题型：选择题。常考题型：选择题。 (2)(2)常规考法：常规考法： 结合杠杆、滑轮结合杠杆、滑轮( (组组) )、斜面考查拉力大小的计算。、斜面考查拉力大小的计算。 以寓言漫画为背景单独考查杠杆平衡条件的应用。以寓言漫画为背景单独考查杠杆平衡条件的应用。 (2020(2020遂宁遂宁) )小华发现一只虫子在长小华发现一只虫子在长50 cm50 cm、质量、质量10 g10 g的刻度的刻度
7、 尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23 cm23 cm，如图所示，如图所示， 当虫子爬行到距刻度尺右端当虫子爬行到距刻度尺右端3 cm3 cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出 虫子的质量约为虫子的质量约为( (g g取取10 N/kg10 N/kg。刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长。刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长 度度)( )( ) A A1 g B1 g B3 g C3 g C7 g D7 g D10 g10 g A A 1 1(2012(2012江西江西) )三个和尚挑水吃的故事相三个和尚挑水吃的
8、故事相 信大家耳熟能详，甲图中和尚们商量出新信大家耳熟能详，甲图中和尚们商量出新 的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和 尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是( )( ) A A乙图中水桶乙图中水桶B B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动 一点距离一点距离 B B乙图中水桶乙图中水桶B B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B B往前往前 移动一点距离移动一点距离 C C丙图中小和尚为减轻
9、瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离 D D丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离 D D 滑轮滑轮( (组组) )的分析与计算的分析与计算 (10(10年年2 2考考) ) (1)(1)常考题型：选择题。常考题型：选择题。 (2)(2)常规考法：常规考法： 结合杠杆、滑轮结合杠杆、滑轮( (组组) )、斜面考查拉力大小的计算。、斜面考查拉力大小的计算。 结合滑轮组装置单独考查绳子自由端移动的距离、拉力、功的计算。结合滑轮组装置单独考查绳子自由端移动的
10、距离、拉力、功的计算。 (3)(3)备考方法：备考方法： 首先判断滑轮组中承担物重的绳子段数首先判断滑轮组中承担物重的绳子段数n n：如图所示，在动滑轮和定滑：如图所示，在动滑轮和定滑 轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮( (或有几段绳子与动滑轮相连或有几段绳子与动滑轮相连) )， n n就等于几。就等于几。 然后根据题干要求代入公式进行计算。然后根据题干要求代入公式进行计算。 (2020(2020江西江西)()(不定项不定项) )如图所示，将重如图所示，将重6 N6 N的物体匀速拉高的物体匀速拉高 20 cm20 cm，在此过程中，不计滑轮装置自重、
11、绳重和摩擦，以下说法正，在此过程中，不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以下说法正 确的是确的是( )( ) A A绳子自由端被拉下绳子自由端被拉下1.2 m1.2 m B B绳子对地面的拉力为绳子对地面的拉力为1 N1 N C C对物体所做的功为对物体所做的功为1.2 J1.2 J D D横梁受到的拉力为横梁受到的拉力为9 N9 N CDCD 2 2(2020(2020南充南充)()(不定项不定项) )如图所示，重为如图所示，重为2 N2 N的物体的物体A A放在水平桌面上，放在水平桌面上， 重为重为5 N5 N的物体的物体B B挂在动滑轮下，每个滑轮重为挂在动滑轮下，每个滑轮重为1 N(1 N(
12、不计绳重和摩擦不计绳重和摩擦) )，B B恰恰 好可以匀速下降。现对好可以匀速下降。现对A A施加水平向左的拉力使施加水平向左的拉力使B B上升，当上升，当B B以以0.3 m/s 0.3 m/s 的的 速度匀速上升时，拉力大小为速度匀速上升时，拉力大小为F F。下列说法正确的是。下列说法正确的是( )( ) A AB B匀速下降时，物体匀速下降时，物体A A受到受到3 N3 N的摩擦力的摩擦力 B B拉力拉力F F的大小为的大小为4 N4 N C C拉力拉力F F的功率为的功率为3.6 W3.6 W D DB B匀速上升匀速上升0.6 m0.6 m的过程中，拉力的过程中，拉力F F做功做功2
13、.4 J2.4 J BCBC 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 (10(10年年2 2考考) ) 【提出问题与假设提出问题与假设】 1 1杠杆在水平位置平衡可能通过改变作用在杠杆上的力和力臂的长短实杠杆在水平位置平衡可能通过改变作用在杠杆上的力和力臂的长短实 现的。现的。 【设计和进行实验设计和进行实验】 2 2实验操作实验操作 (1)(1)实验前杠杆平衡的调节：实验前杠杆平衡的调节： 。 注意：平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母。注意：平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母。 (2)(2)实验开始前需调节杠杆在水平位置平衡的目的：实验开始前需调节杠杆在水平位置平衡的目的： 消除杠杆自重对
14、实验的影响；消除杠杆自重对实验的影响； 便于测量力臂。便于测量力臂。 (3)(3)选择杠杆中点作为支点的原因：选择杠杆中点作为支点的原因： 。 左高左调，右高右调左高左调，右高右调 消除杠杆自重对实验的影响消除杠杆自重对实验的影响 【实验分析实验分析】 3 3将钩码换成弹簧测力计的好处：将钩码换成弹簧测力计的好处：_ _。 4 4弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化( (如图所如图所 示，拉力力臂变小，弹簧测力计示数变大示，拉力力臂变小，弹簧测力计示数变大) )。 能直接测出拉力的大小，实验操作更能直接测出拉力的大小，实验
15、操作更 方便方便 5 5根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件( (F1l1F2l2) )分析计算：分析计算： (1)(1)在杠杆平衡时，两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件；在杠杆平衡时，两边增减钩码后杠杆是否平衡以及杠杆再平衡的条件； (2)(2)力或力臂的大小。力或力臂的大小。 6 6测量多组数据的目的：测量多组数据的目的：_ _。 7 7生活中杠杆的应用以及杠杆类型的判断。生活中杠杆的应用以及杠杆类型的判断。 【实验结论实验结论】 动力动力动力臂阻力动力臂阻力阻力臂阻力臂( (F1l1F2l2) ) 避免实验的偶然性，使得出的结论具有普遍避免实验的偶然性，使得出的结论具有普遍 性性
16、 (2015(2015江西江西) )探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 【提出问题提出问题】 如图甲所示，是一种常见的杆秤，此时处于水平位置平衡。如图甲所示，是一种常见的杆秤，此时处于水平位置平衡。 发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉，他认为改发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉，他认为改 变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的 来实现；来实现； 发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡，说明通过改变发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡，说明通过改变_ 的长短也可以改变杠杆的平衡，那么，杠杆在满足
17、什么条件时才平衡呢？的长短也可以改变杠杆的平衡，那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？ 力力 力臂力臂 【制订计划与设计实验制订计划与设计实验】 实验前，轻质杠杆处于如图乙所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡实验前，轻质杠杆处于如图乙所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡 螺母向螺母向 ( (选填“左”或“右”选填“左”或“右”) )调节，使杠杆处于水平位置平衡，这调节，使杠杆处于水平位置平衡，这 样做的好处是样做的好处是 。 右右 便于直接测出力臂便于直接测出力臂 【实验结论实验结论】 如图丙所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的如图丙所示，他们进行了三次实验，对实验数据进
18、行分析，得出杠杆的 平衡条件是平衡条件是 。 阻力阻力阻力臂阻力臂 【拓展应用拓展应用】 如图丁所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个如图丁所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个_ ( (选填“省力”“费力”或“等臂”选填“省力”“费力”或“等臂”) )杠杆，此杠杆的支点是图中的杠杆，此杠杆的支点是图中的 点，点， 假如托起假如托起6 N6 N的重物，请你根据图丁所示，估算出手臂要用的动力大约是的重物，请你根据图丁所示，估算出手臂要用的动力大约是 _N_N。 费力费力 C C 4848 补充设问补充设问 【交流与反思交流与反思】 (1)(1)在探究过程中，需要测量和
19、记录动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物在探究过程中，需要测量和记录动力、动力臂、阻力、阻力臂四个物 理量，在进行多次实验的过程中，理量，在进行多次实验的过程中， ( (选填“可以”或“不可以”选填“可以”或“不可以”) )同同 时改变多个量，进行探究测量。时改变多个量，进行探究测量。 (2)(2)在做该实验时，有一组同学得到如表所示数据，得出杠杆的平衡条件在做该实验时，有一组同学得到如表所示数据，得出杠杆的平衡条件 是“动力动力臂阻力阻力臂”，你认为他们的实验过程存在的问题是“动力动力臂阻力阻力臂”，你认为他们的实验过程存在的问题 是是 ( (写出一条即可写出一条即可) )。 可以可以 只根据一
20、组数据得出结论具有偶然性只根据一组数据得出结论具有偶然性 (3)(3)实验中，用如图戊所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡实验中，用如图戊所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡( (杠杠 杆上每格等距杆上每格等距) )，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式，原因是，但老师却往往提醒大家不要采用这种方式，原因是_ _。 力和力和 力臂的数目过多，不利于计算力臂的数目过多，不利于计算 【拓展应用拓展应用】 杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图己所示的静止跷跷杠杆在生活中有很多应用。现欲使如图己所示的静止跷跷 板发生转动，小女孩板发生转动，小女孩B B可以采取的做法是可以采取的做法是 。 远离支点远离支点( (或向右端移动或向右端移动) )
