在生活中人們要使用各種各樣的工具,大到複雜的機器人,小到吃飯用的筷子,在物理學中都被稱之為“機械”。
玉兔号月球車 筷子
(月球車圖片來自騰訊)
其中象杠杆、滑輪、輪軸等構造非常簡單的工具,通常把它們稱為“簡單機械”。
平時我們接觸最多的工具,象指甲剪刀、衣服夾子、剪子、鉗子等等都屬于簡單機械。
指甲剪刀 衣服夾
鉗子 剪子
通過觀察小圖片情景,想想看,圖片中工具有什麼共同特點?
【舉手提問】
- 什麼是杠杆?
- 杠杆的“三點兩臂”指的是什麼?
- 如何畫杠杆的力臂?
【新課學習】
一、什麼是杠杆?
在物理學中把在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒叫做杠杆。
例如:用撬棒撬石塊,撬棒被稱為“杠杆”
人類很早就開始使用杠杆了,象使用杠杆搬動巨大的石塊,使用杠杆舂米等等。
搬運巨石 舂米器具
杠杆的形狀多種多樣,有的是直杆,也有的是曲杆。例如:羊角錘 、專用鉗子等。
羊角錘 專用鉗子
人們把多個杠杆靈活組合,更為廣泛地發揮他們的作用。例如: 挖掘機、吊車等。
挖掘機 吊車
二、杠杆的“三點兩臂”
為了了解杠杆的作用,我們先要熟悉描述杠杆的幾個名詞。
1.杠杆的“三點”
杠杆的“三點”指的是杠杆的支點、動力和阻力。
杠杆三點示意圖
三點的定義:
支點:杠杆繞着轉動的點,用符号O表示。
動力:使杠杆轉動的力,用符号F1表示。
阻力:阻礙杠杆轉動的力,用符号F2表示。
2.杠杆的“兩臂”
杠杆的“兩臂”指的是動力臂和阻力臂。
力臂的定義:
動力臂:支點到動力作用線的距離,用符号L1表示。
阻力臂:支點到阻力作用線的距離,用符号L2表示。
杠杆力臂示意圖
三、杠杆力臂的畫法
杠杆力臂作圖是描述杠杆的重要方法,找到杠杆支點、明确力的作用線是作圖的基礎,理解從杠杆支點到力(動力或阻力)作用線的距離是作圖的關鍵。
[反思]
1.杠杆長不一定是力臂長,當杠杆跟動力或阻力作用線方向垂直時,力臂跟杠杆長度相同。
如下圖,動力臂L1<杠杆長OA,
阻力臂L2=杠杆長OB.
2.表示方法:
力臂常用用雙箭頭表示,也可以用大括号描述。
雙箭頭 大括号
3.力的作用線:
力的作用線是否正向或反向延長,要看原圖表示力大小線段的長度.
不用延長 反向延長
【中考真題訓練】
- (2019河南)圖中開瓶器開啟瓶蓋時可抽象為一杠杆,不計自重.圖中能正确表示它工作示意圖的是( )
- (2019鹽城)在圖中畫出力F的力臂.
3.(2019廣東省卷)
如圖所示,拉杆式行李箱在拉力F的作用下靜止在斜坡上,請畫出行李箱受到的重力G的示意圖,以及拉力F對0點的力臂L.
4.(2019西甯)
如圖所示,畫出杠杆A端所挂物體重力的示意圖和杠杆B端所受力F的力臂L.
5.(2019嶽陽)請畫出圖中杠杆動力F的力臂L.
6.(2019威海)
如圖所示是一種活塞式抽水機的示意圖,其中手柄AOB是一個杠杆,杠杆在動力F的作用下繞◎點勻速轉動,請在圖中畫出杠杆在B點受到阻力的示意圖和F1的力臂。
7.(2018甘肅省卷)
如圖所示為釣魚竿釣魚的示意圖,0為支點,請畫出F1、F2的力臂L1和L2.
參考答案:1. B
2圖 3圖
4圖 5圖
6圖 7圖
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