第11章機(jī)械與功杠桿101了解杠桿的概念，明確杠桿五要素。02掌握力臂的作圖方法。03通過實(shí)驗(yàn)，探究杠桿的平衡條件及應(yīng)用。04能根據(jù)杠桿力臂關(guān)系對(duì)生活中常見杠桿進(jìn)行分類?？凑l(shuí)的力氣大1.徒手拔釘子VS工具拔釘子：誰(shuí)能徒手將釘在木板上的釘子拔出來？你有什么更好的辦法嗎？看誰(shuí)的力氣大2.徒手開瓶蓋VS工具開瓶蓋你能徒手打開啤酒瓶蓋嗎？可以用什么工具來更輕松地打開瓶蓋呢？看誰(shuí)的力氣大通過以上兩個(gè)小活動(dòng)，你有什么感想？利用工具可以完成一些徒手無法完成的任務(wù)一、杠桿閱讀教材第86頁(yè)，完成以下內(nèi)容。1.只要在

的作用下能夠繞

轉(zhuǎn)動(dòng)的堅(jiān)實(shí)物體，都可以看作杠桿。2.如圖所示，杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐點(diǎn)(O點(diǎn))叫作

；使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力(F1)叫作

；阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力(F2)叫作

。力支撐點(diǎn)支點(diǎn)動(dòng)力阻力思考：1.請(qǐng)你列舉一些生活中常見的杠桿。答案蹺蹺板、羊角錘、開瓶器、鑷子、食品夾、筷子、指甲刀等。一、杠桿2.你能畫出羊角錘拔釘子時(shí)的支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力嗎？F1F2O一、杠桿1.(2024·瀘州期末)如圖所示，用起瓶器開啟瓶蓋時(shí)，可看作(

)A.以B為支點(diǎn)，動(dòng)力方向向下的杠桿B.以B為支點(diǎn)，動(dòng)力方向向上的杠桿C.以A為支點(diǎn)，動(dòng)力方向向下的杠桿D.以A為支點(diǎn)，動(dòng)力方向向上的杠桿D學(xué)以致用2.救援隊(duì)員使用撬棒把滾落在公路上的石塊撬起，如圖所示，若救援隊(duì)員在撬棒D點(diǎn)沿DM方向用力撬起石塊1，撬棒的支點(diǎn)是

點(diǎn)；若救援隊(duì)員在撬棒D點(diǎn)沿DN方向用力撬起石塊1，撬棒的支點(diǎn)是

點(diǎn)。

AC一、杠桿【思考】如果體重不同的兩個(gè)人坐在蹺蹺板上，蹺蹺板能水平平衡嗎？二、杠桿的平衡條件1.閱讀教材第87頁(yè)，完成以下內(nèi)容。(1)杠桿平衡：當(dāng)動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果

時(shí)，杠桿將處于

狀態(tài)，這種狀態(tài)叫作杠桿平衡。(2)杠桿的平衡不僅與動(dòng)力和阻力的大小有關(guān)，還與力的

及力的

有關(guān)。(3)為了便于描述，我們引入

的概念。通過力的作用點(diǎn)沿力的方向作用的直線叫作

。從支點(diǎn)到力的作用線的距離叫作

。互相抵消平衡作用點(diǎn)方向力臂力的作用線力臂二、杠桿的平衡條件(4)如圖所示，從支點(diǎn)O到動(dòng)力F1的作用線的距離L1叫作動(dòng)力臂；從支點(diǎn)O到阻力F2的作用線的距離L2叫作阻力臂。二、杠桿的平衡條件2.實(shí)驗(yàn)：探究杠桿的平衡條件(1)實(shí)驗(yàn)思路我們可以先保持杠桿一側(cè)的兩個(gè)量不變，如左側(cè)的阻力和阻力臂，改變另一側(cè)的兩個(gè)量，即右側(cè)的動(dòng)力和動(dòng)力臂。然后再保持右側(cè)的動(dòng)力和動(dòng)力臂不變，改變左側(cè)的阻力和阻力臂。綜合分析后找出動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂這四個(gè)量之間的關(guān)系。二、杠桿的平衡條件(2)實(shí)驗(yàn)過程①調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在

位置平衡。②杠桿兩側(cè)掛上

數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新在____位置平衡。③把右側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力記為動(dòng)力F1、左側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力記為阻力F2；測(cè)出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂L1、阻力臂L2，把F1、F2、L1、L2的數(shù)據(jù)填入表格中。④保持阻力F2和阻力臂L2不變，改變

，相應(yīng)調(diào)節(jié)

的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填入表格中。水平不同水平動(dòng)力F1動(dòng)力臂L1⑤保持動(dòng)力F1和動(dòng)力臂L1不變，改變

，相應(yīng)調(diào)節(jié)

的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填入表格中。阻力F2阻力臂L2次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m1

2

3

4

5

6

…

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：要使杠桿平衡，需要滿足的條件是：__________________

，或?qū)憺椋?/p>

，這個(gè)平衡條件就是

發(fā)現(xiàn)的

原理。(4)注意事項(xiàng)①掛鉤碼后，

(選填“能”或“不能”)再動(dòng)平衡螺母。②讀數(shù)時(shí)，杠桿仍要求是處于水平平衡狀態(tài)，以便直接讀出力臂的大小。動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻F1L1＝F2L2阿基米德杠桿不能力×阻力臂【思考】為什么要改變動(dòng)力或阻力的大小進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)？避免偶然性，使結(jié)論更具有普遍性。二、杠桿的平衡條件總結(jié)提升找最小的動(dòng)力(1)在公式F1L1＝F2L2中，若阻力F2和阻力臂L2一定，動(dòng)力臂L1越長(zhǎng)，動(dòng)力F1越小。(2)最長(zhǎng)動(dòng)力臂的作法：如果動(dòng)力作用點(diǎn)已經(jīng)給出，那么，支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的連線是最長(zhǎng)力臂。如果動(dòng)力作用點(diǎn)沒有確定，則選擇杠桿上離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)為動(dòng)力作用點(diǎn)，支點(diǎn)與動(dòng)力作用點(diǎn)的連線是最長(zhǎng)的力臂。(3)以上方法適用于在阻力F2和阻力臂L2一定的條件下求最小的動(dòng)力。若阻力F2和動(dòng)力臂L1一定時(shí)，由F1L1＝F2L2知，阻力臂L2最小時(shí)，動(dòng)力F1最小。1.如圖所示，關(guān)于“探究杠桿平衡的條件”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)說法正確的是(

)A.加減鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中，還可以調(diào)節(jié)平衡螺母B.在兩側(cè)的鉤碼下同時(shí)各添加一個(gè)相同的鉤碼，杠桿依然水平平衡C.該實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：當(dāng)阻力和阻力臂乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂大，動(dòng)力就大D.多次實(shí)驗(yàn)是為了尋找普遍規(guī)律D學(xué)以致用解析加減鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中，不能調(diào)節(jié)平衡螺母，故A錯(cuò)誤；在兩側(cè)的鉤碼下同時(shí)各添加一個(gè)相同的鉤碼，左側(cè)F1L1＝3G×4L＝12Gl，右側(cè)F2L2＝5G×2L＝10GL，左側(cè)大于右側(cè)，杠桿不再水平平衡，故B錯(cuò)誤；杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，當(dāng)阻力和阻力臂乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂大，動(dòng)力就小，故C錯(cuò)誤；多次實(shí)驗(yàn)是為了尋找普遍規(guī)律，故D正確。二、杠桿的平衡條件2.如圖甲所示是古代戰(zhàn)爭(zhēng)中的“大炮”——拋石機(jī)。當(dāng)裝有石塊的拋石機(jī)在拉力F1的作用下水平靜止時(shí)，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖乙所示，已知OA＝10m，OB＝2m，石塊的質(zhì)量為30kg(拋擲桿自重不計(jì)，g取10N/kg)。求拋擲桿水平時(shí)所需的動(dòng)力F1。

三、杠桿的分類類型省力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿示意圖

力臂的大小關(guān)系L1>L2L1<L2L1＝L2力的大小關(guān)系F1<F2F1>F2F1＝F21.三類杠桿的特點(diǎn)及應(yīng)用力的作用點(diǎn)所移動(dòng)距離的大小關(guān)系動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離小于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離等于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離特點(diǎn)_____但費(fèi)__________但省_____既不省力也不費(fèi)力，既不省距離也不費(fèi)距離應(yīng)用_______________________________________________________________________省力距離費(fèi)力撬棒、扳手、羊角錘縫紉機(jī)腳踏板、釣魚竿、筷子、船槳、碗夾距離天平2.閱讀教材第89頁(yè)的討論交流，思考一下人體中還有哪些杠桿呢？人體中的杠桿一般屬于哪種杠桿呢？答案腿部、腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等。人體中的杠桿一般是費(fèi)力杠桿。動(dòng)力阻力支點(diǎn)支點(diǎn)阻力動(dòng)力省力杠桿費(fèi)力杠桿“學(xué)校是我家，美化靠大家”，在創(chuàng)建文明校園的活動(dòng)中，麗芳同學(xué)手握如圖所示的修枝剪刀把手的末端，便可以輕松地剪斷樹枝。修枝剪刀屬于

杠桿。

省力學(xué)以致用1.(2024·隴南州禮縣三模)釣魚時(shí)，釣魚竿可看成一根杠桿，如圖所示，它是一個(gè)

杠桿，其支點(diǎn)位于圖中的

點(diǎn)。

費(fèi)力A解析釣魚時(shí)，阻力作用在C點(diǎn)，動(dòng)力作用在B點(diǎn)，則A為支點(diǎn)，所以使用時(shí)阻力臂大于動(dòng)力臂，屬于費(fèi)力杠桿，費(fèi)力但省距離。2.(2024·黔東南州從江縣二模)桔槔是中國(guó)古代用于灌溉或汲水的一種器具，是杠桿的一種應(yīng)用，如圖甲所示，圖乙是桔槔的簡(jiǎn)化示意圖，請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出水桶所受重力示意圖，并畫出動(dòng)力F1的力臂l。Gl(1)實(shí)驗(yàn)前杠桿狀態(tài)如圖甲所示，應(yīng)當(dāng)向

調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿呈水平狀態(tài)，其目的是

；

3.(2023·宿遷泗陽(yáng)縣期中)天平和桿秤在古籍中常被稱為“權(quán)衡器”，《墨經(jīng)》最早對(duì)權(quán)衡器的杠桿原理做了理論上的探討。關(guān)于杠桿的平衡條件，小明同學(xué)利用鐵架臺(tái)、杠桿、質(zhì)量相等的鉤碼等器材進(jìn)行了如下探究。左便于測(cè)量力臂解析杠桿右端下沉，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母，才能讓杠桿在水平位置平衡，使杠桿在水平位置平衡可以消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，有利于測(cè)量力臂；(2)如圖乙所示，在A處掛4個(gè)鉤碼，則應(yīng)在B處掛

個(gè)完全相同的鉤碼，才能使杠桿在水平位置保持平衡；保持B點(diǎn)鉤碼數(shù)量和力臂不變，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)測(cè)出多組動(dòng)力臂l1和動(dòng)力F1的數(shù)據(jù)繪制了l1－F1的關(guān)系圖像，如圖丙所示。請(qǐng)根據(jù)圖像