第十二章

簡單機械

第1節

杠桿

我要粗的那頭？我要長的那頭！誰能分到重的那頭？F劃船時的槳F開瓶時的開瓶器切紙時的切紙刀FF切紙時的切紙刀F開瓶時的開瓶器F劃船時的漿1.定義：在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。（1）“硬棒”：不考慮它的形變。1.定義：在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。(1)“硬棒”：不考慮它的形變。(2)以是任意形狀。2.五要素O(1)支點O：(2)動力F1：(3)阻力F2：(4)動力臂l1：(5)阻力臂l2：l1l2力作用線的垂線段。杠桿可以繞其轉動的點;使杠桿轉動的力;阻礙杠桿轉動的力;支點O到動力作用線的距離;支點O到阻力作用線的距離;動力F1：繩對杠桿的拉力阻力F2：繩對杠桿的拉力4.說明：(1)支點、動力(阻力)作用點在杠桿上;(4)力臂不一定在杠桿上，是過支點的直角邊;OF1F2l1l2(2)動力和阻力使杠桿轉動的方向相反;(3)杠桿平衡：杠桿保持靜止或勻速轉動。(2)杠桿(1)鐵架臺(3)鉤碼1.器材：平衡螺母(1)調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。可忽略杠桿自重對實驗的影響。G1、G2使杠桿平衡(2)在杠桿兩側掛不同數量的鉤碼，移動鉤碼至杠桿水平平衡。2.步驟力臂與杠桿重合，便于________。測力臂(3)測出動力F1、阻力F2、動力臂l1和阻力臂l2并記錄。(4)改變鉤碼的個數和位置，多次實驗；(避免偶然性)次數動力F1/(N)動力臂l1/(cm)阻力F2/(N)阻力臂l2/(cm)11100.5202150.51031.510115動力×動力臂=阻力×阻力臂或力(N)；力臂(m)單位統一：我要粗的那頭？我要長的那頭！OGAGBlBlA粗的頭重長的頭輕所以因為：哪頭更重？例題：彈簧測力計示數F1為200N。測得動力臂L1為9m，阻力臂L2為6cm。若不計鐵籠的質量，請估算大象的質量。現代版曹沖稱象Ol1=9ml2=6cmF1=200NF2Ol1=9ml2=6cmF1=200NF2由F1l1＝F2l2得：解：F2=F1l1l2=200N×9m0.06m=3×104Nm=F2g=10N/kg3×104N=3×103kg=3t因為，當一定，且最大時最小。所以，當支點到動力作用點的線段為力臂時，最大因為，當一定，且最大時最小。所以，當支點到動力作用點的線段為力臂時，最大因為，當一定，且最大時最小。所以，當支點到動力作用點的線段為力臂時，最大2.費力杠桿。因為，當時，費力：用較大的力卻產生了較小的力；省距離：動力作用點少移動距離。前后2.費力杠桿。因為，當時，費力：用較大的力卻產生了較小的力；省距離：動力作用點少移動距離。3.等臂杠桿。因為，當時，既不省力，也不省距離；但可改變力的方向。物理天平托盤天平杠桿及其平衡條件杠桿在力的作用下，能繞固定點轉動的硬棒。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=F2l21.下列工具在正常使用中，屬于費力杠桿的是(

)

A．啟瓶器B．切紙鍘刀C．食品夾D．羊角錘C隨堂檢測2.如圖所示，分別沿力F1、F2、F3、的方向用力，使杠桿平衡，關于三個力的大小，下列說法正確的是（

）A．沿F1方向的力最小B．沿F2方向的力最小C．沿F3方向的力最小D．三個力的大小相等BF3F1F2OL1L3L2隨堂檢測3.如圖所示，輕質杠桿的A點掛一重物G，繩受到的拉力為F2，O為杠桿的支點。請在杠桿的端點B處畫出使杠桿保持靜止的最小力F1的示意圖，并作出F2的力臂l2。隨堂檢測4.為深入探究平衡木的受力特點，小萍設計了如圖所示的裝置。輕質杠桿AOB可繞支點O無摩擦轉動，且AB＝3m，OA＝1m。在杠桿A端用不可伸長的細線懸掛正方體M，重力為1000N，邊長為50cm。當重為500N的小萍靜止站立在OB之間某處時，杠桿處于水平平衡狀態。(取g＝10N/kg)求：(1)正方體M的密度；解：由G＝mg可得，正方體M的質量：mM＝

＝100kg，則正方體M的密度：ρM＝

＝0.8×103kg/m3；隨堂檢測(2)如圖所示，小萍站立在距離B端1.5m處時，正方體M對水平地面的壓強；解：由杠桿的平衡條件可得：FA·OA＝G人·(AB－OA－l1)，即：FA×1m＝500N×(3m－1m－1.5m)，解得：FA＝250N，正方體M對水平地面的壓力：F＝GM－FA＝1000N－250N＝750N，則正方體M對水平地面的壓強：p＝

＝3000Pa；隨堂檢測(3)若細線能承受的最大拉力為800N，小萍由O點向B端以10cm/s的速度緩慢勻速行走，小萍能安全行走的時間。解：細線能承受的最大拉力為800N，設細線達到800N時，小萍距離O點的距離為l2，由杠桿的平衡條件可得：