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(共33张PPT)
第十二章 简单机械
第1节 杠 杆
课时1 杠杆及其平衡条件
学习目标
1.认识杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
2.通过实验，探究杠杆的平衡条件及。
3.利用 F1l1=F2l2 进行相关计算。
人类很早以前就学会使用杠杆了。丽辉煌的咸阳宫曾蔚然矗立于八百里秦川。司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。下图就是我们的祖先在建造宫殿时的情景。你能讲出其中的道理吗？
新知导入
一、认识杠杆
这些工具在使用时，有什么共同特点？
1. 受力的作用
2. 绕固定点转动
3. 比较坚硬
共同特征
铡纸刀
开瓶器
树枝剪
抽水机
新知学习
1.定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
注意:
（1）“硬棒” 是指在力的作用不发生形变。
（2）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。
O
l1
2.杠杆五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用O表示。
（2）动力：使杠杆转动的力，用F1表示。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用l1表示。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用l2表示。
l2
F1
F2
3. 力臂的画法
l2
l1
B
F2
O
F1
A
F2
B
O
A
F1
1. 找出支点的位置
3. 从支点作动力、阻力作用线的垂线
2. 确定动力、阻力作用线
4. 标垂足，定力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。
杠杆在满足什么条件时，才会平衡呢？
画出图中杠杆各力的力臂。
二、杠杆的平衡条件
杠杆的平衡条件：
杠杆平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。
【猜想】杠杆在满足什么条件下会保持平衡？
探究杠杆平衡的条件
【实验器材】
带有刻度的杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台。
【实验过程】
1.调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
思考：为什么要调节在水平位置平衡？
保证力臂沿杠杆，便于测量力臂
2.杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
3.改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。
4.在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。
次数 动力F1 （钩码）/个 阻力F2 （钩码）/个 动力臂l1/格 阻力臂l2/格
1
2
3
4
3
4
4
3
6
4
2
3
4
2
2
4
2
2
2
2
【实验数据记录】
杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2
据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量（如图甲所示）。测量时利用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆，如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得L1为6m，L2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。
例题
解：如图所示：F1=200N，l1=6m，l2=4cm＝0. 04m
O
l1＝6m
l2＝4cm
F1＝200N
F2=？
由杠杆平衡条件 F1L1＝F2L2 可得：
=
F1L1
L2
=
200 N×6 m
0. 04 m
=3×104 N
F2
大象所受的重力：G2=F2=3×104 N
大象的质量为：
m
=
G
g
=
10 N/kg
3×104 N
=3×103 kg = 3t
杠杆及其平衡条件
杠杆
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
支 点（O）
动 力（F1）
阻 力（F2）
动力臂（l1）
阻力臂（l2）
杠杆的五要素
杠杆的平衡条件
F1l1=F2l2
课堂小结
绕着固定点转动
动力作用线
阻力作用线
2．杠杆的平衡条件
(1)平衡状态：当杠杆在动力和阻力作用下处于__________或___________状态时，我们就说杠杆平衡了。
(2)平衡条件：动力×____________＝阻力×___________，即______________。
【特别提醒】探究杠杆的平衡条件实验中，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂；把杠杆的中心作为支点，目的是排除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
静止
动力臂
匀速转动
阻力臂
F1l1＝F2l2
知识点1　杠杆及其五要素
1．如图所示的杠杆，动力F的力臂是( )
A．OD B．OF
C．OA D．OC
D
2．小强开启饮料时，瓶起子可视为一个杠杆，如图所示。下列各图能正确表示其工作原理的是( )
A
知识点2　杠杆的平衡条件
3．(2023·贵阳模拟)在探究“杠杆平衡条件”的实验中：
(1)没挂钩码的杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向_______(选填“左”或“右”)调节。
(2)如图甲所示，小明在杠杆左边A处挂了4个1 N的钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂6个重0.5 N的钩码，小明根据这次试验得出结论“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”。小明实验中的不妥之处是___________________________________________________。
(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，小明发现弹簧测力计的示数将逐渐变________。
左
大
实验次数太少，结论可能有偶然性
知识点3　杠杆的平衡条件及应用
4．(2023·乐山)李青同学在实验操作考试中进行“探究杠杆平衡条件”的操作，完成杠杆调平后，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码。已知每个钩码的重力都相同，其中能让杠杆在水平方向平衡的是( )
D
杠杆
1∶2
6．(2023·连云港)如图所示，每个钩码的质量为50 g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么( )
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
C
B
8．(跨学科·日常生活)一位泰山挑山工用一根长1.8 m的扁担挑起货物，如图为扁担示意图，若在扁担的A端挂200 N的物体，B端挂300 N的物体，挑起重物时使扁担水平平衡，则挑山工肩膀需顶在距A端__________m远的位置。(不计扁担的重力)
1.08
10．如图所示，轻质均匀杆OB长1 m，能绕支点O转动，B端用细绳BC竖直悬于C点，有一所受重力为200 N的物块挂在A点，OA长0.3 m，求：
(1)此时绳BC对杠杆的拉力F的大小。
(2)若绳BC能承受的最大拉力为150 N，移动重物到某一位置，绳BC恰好断裂，求此时重物悬挂点到支点O的距离。
解：(1)根据杠杆的平衡条件得，F×OB＝G×OA，即F×1 m＝200 N×0.3 m，则F＝60 N
(2)设重物悬挂点到支点O的距离为L，绳BC恰好断裂，此时最大拉力F′＝150 N，根据杠杆的平衡条件得F′×BO＝G×L，即150 N×1 m＝200 N×L，则L＝0.75 m。即重物悬挂点到支点O的距离为0.75 m时，绳BC恰好断裂

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