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(共40张PPT)
第六章
力和机械
6.5 杠杆
如图 6-5-1 所示，大人和小朋友分别坐在跷跷板的两端，怎样才能使跷跷板保持水平呢
图6-5-1 怎样才能使跷跷板保持水平
探究杠杆的平衡条件
物理学中，把在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒 (直棒或曲棒) 叫做杠杆 (lever)。跷跷板就是一种杠杆。
杠杆绕着转动的点 (图6-5-2中的点O)，叫做支点(pivot)。从支点到力的作用线的垂直距离 L1 和 L2 叫做力臂 (arm of force)。动力的力臂叫做动力臂，阻力的力臂叫做阻力臂。杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动状态，叫做杠杆平衡。
为了便于探究跷跷板怎样才能保持水平状态，需要对它进行简化。如图6-5-3所示，用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板，用钩码代替人。
如图6-5-4 所示，将杠杆放在水平桌面上，调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆处于水平平衡状态。接着在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，调整钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。
设左侧钩码对杠杆施加的力为动力 F1，右侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2；杠杆平衡时的动力臂为 L1，阻力臂为 L2。
多次改变杠杆两端钩码的数量和挂钩码的位置，使杠杆处于水平平衡状态将各次实验所得的数据填入表 6-5-1中。
分析表中的数据，找出它们之间的关系。
表 6-5-1 数据记录表
实验结果表明，杠杆的平衡条件是
动力 ×动力臂＝阻力×阳力臂
即
F1L1＝F2L2
早在 2 400 多年前，我国的《墨经》一书就对这一结论作了精辟的论述。
例题 假如图6-5-1中大人所受的重力大小为 750 N，小朋友所受的重力大小为 250 N。当大人坐在离跷跷板的转轴 0.5m 处时，小朋友应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡
解：根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，得
L1＝＝＝1.5 m
答：小朋友应该坐在离跷跷板的转轴1.5m处。
杠杆的应用
早在3000多年前，我国劳动人民就已经应用杠杆进行劳作，例如捣谷的春(图6-5-5)和汲水的桔(图6-5-6)。
探究力的作用效果
生活中有许多不同形式的杠杆。请画出图6-5-7 中各力的力臂。
图6-5-7 生活中的杠杆
L1
L2
L1
L2
图6-5-7 生活中的杠杆
L1
L2
L1
L2
图6-5-7 生活中的杠杆
L1
L2
L2
L1
上图中哪些杠杆省力 哪些杠杆费力 哪些杠杆既不省力也不费力 使用这三类杠杆各有什么好处
活动中，图6-5-7(a)(b)(e)(f)为省力杠杆，它们的动力臂比阻力臂长，这类杠杆虽然省力，但费距离；图6-5-7(c)为等臂杠杆，它的动力臂与阻力臂相等，这类杠杆既不省力也不费力；图6-5-7(d)为费力杠杆，它的动力臂比阻力臂短，这类杠杆虽然费力，但省距离。
人体内许多部位的骨骼和肌肉组织也构成杠杆。如图6-5-8所示，手上握着或托着重物时，可将手、手腕、尺骨和桡骨看作一个整体，并与肘关节(相当于支点)组成了杠杆。
图6-5-8 人的前工作示意图
机械手操作时，模仿手的动作，同样具有杠杆的特征(图6-5-9)。
图6-5-9 机械手焊接汽车车身
1. 关于杠杆的五个要素，下列说法中正确的是( )
A. 力臂一定在杠杆上
B. 作用在杠杆上的动力、阻力的方向一定相反
C. 力臂是支点到力的作用点的距离
D. 若力的作用线通过支点，则其力臂为零
D
2. (2024·宁夏中考)如图所示是使用螺丝刀撬图钉的示意图，请在图中画出动力 F1 的力臂 L1。
L1
3.(衡阳中考)小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向_____ (选填“左”或“右”)调节。
右
(2)小张将实验数据记录在表格中：
表格中空缺的实验数据“▲”是_________。
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(3) 小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了_____ (只有一个正确答案，选填答案序号)。
①减小摩擦
②多次测量取平均值减小误差
③使每组数据更准确
④获取多组实验数据归纳出物理规律
④
4. 踮脚是一项很好的有氧运动(如图所示)，它简单易学，不受场地的限制。踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是( )
A. 脚后跟是支点，是省力杠杆
B. 脚后跟是支点，是费力杠杆
C. 脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆
D. 脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
C
自我评价与作业
1. 画出图 6-5-10 中各力的力臂。
图 6-5-10
L1
L2
1. 画出图 6-5-10 中各力的力臂。
图 6-5-10
L1
L2
1. 画出图 6-5-10 中各力的力臂。
图 6-5-10
L1
L2
2.比较图6-5-11 中三种剪刀的动力臂和阻力臂的长短。请说明这样设计的目的。
图 6-5-11
铁皮剪刀手柄长，刀口短，是为了省力；
理发剪刀手柄短，刀口长，是为了省距离；
普通剪刀一般为等臂杠杆。
3.如图 6-5-12 所示，工人用独轮车运泥土。设车斗和泥土的总重力 G 为 1000N，则工人运泥土时双手抬起独轮车需要用的力 F 是多少
300 N
4. 一名体重约为 600N 的同学在做俯卧撑，如图6-5-13 所示，点 A 为重心。请计算地面对他双手的作用力。
400 N
5. 图6-5-14 是拉杆式旅行箱的受力示意图。若箱重 100N，动力臂是阻力臂的4倍，则竖直向上的拉力 F＝_________N。
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6. 我国民俗活动丰富多彩，在立夏时节，有的地方会用杆秤给小孩称体重，俗称“立夏称人”[图6-5-15(a)]，冀求小孩健康成长。
若小孩和篮子的总质量为 20 kg，调整秤砣的位置，使杆秤处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重)，如图6-5-15(b) 所示，此时 OA＝3 cm，OB＝20 cm，求秤砣的质量。
3 kg
利用饮料杯、硬纸板以及铁丝等材料，模仿家用脚踏垃圾桶，运用杠杆原理给饮料杯加盖子，使它变成一个小小垃圾桶。制作完成后在班上展示一下，看看谁的作品最精美、最灵活。

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