3.4.2简单机械2(杠杆平衡)
简单机械与杠杆原理
简单机械与杠杆原理简单机械是指利用一个或多个简单的、无论是静止的还是动力的力学装置来实现力的转换或方向的改变的一类机械。
杠杆原理则是简单机械中最基本的原理之一，其运用广泛且重要。
本文将介绍简单机械与杠杆原理的概念、种类、作用原理以及其在日常生活中的应用。
一、简单机械的概念及种类简单机械是指那些结构简单且运用方便的机械装置。
根据力的转换和方向的改变，简单机械可以分为六大类：杠杆、滑轮组、轮轴组、楔子、螺旋等。
其中，杠杆是最为基本和普遍的一种简单机械。
二、杠杆原理的作用原理杠杆原理是基于力矩平衡的原理，即杠杆两端受到的力矩相等。
所谓力矩，是指作用在物体上的力乘以力臂的乘积。
在杠杆作用下，通过改变力臂的长度和力的大小，可以实现力的放大和转向。
三、杠杆的种类及典型案例杠杆根据支点位置和力的作用方向可以分为三类：一类杠杆、二类杠杆和三类杠杆。
下面将以实际案例进行说明。
1. 一类杠杆：一类杠杆的支点位于力的一侧，比如钳子。
当我们用钳子夹住物体时，通过施加较小的力在一端，可以产生较大的力来夹紧物体。
2. 二类杠杆：二类杠杆的支点位于杠杆两端，比如开瓶器。
使用开瓶器时，我们需要在开瓶器的一端施加较小的力，而在另一端则可以放置较大的力来打开瓶盖。
3. 三类杠杆：三类杠杆的支点位于力的一侧，这种杠杆比较常见，比如剪刀。
在剪刀中，我们通过在一个剪刀刀刃端施加较小的力，实现了在另一剪刀刀刃端剪断物体的目的。
四、杠杆原理在生活中的应用杠杆原理在我们的日常生活中随处可见，如门的开关、手杖、货车千斤顶等。
以下是一些常见的应用案例。
1. 改变器具作用力：在使用扳手、钳子等工具时，通过改变手柄的长度，可以改变力的大小和放大作用的范围。
2. 门的开关：门的开关就是一个常见的杠杆原理应用，门轴处于支点位置，我们只需要轻轻推门的一端，就可以实现大门的顺利开启。
3. 力度的平衡：在使用秤称重时，通过移动杠杆上的质量，使杠杆平衡，即可得到物体的质量。
3.4简单机械(2)杠杆平衡及其应用浙教版科学九上
阻力和阻力臂不变，L1最长，F1最小。 弹
簧
L2
秤
L1
向
哪
L3
个
方
向
更
F3
F1 F2
省 力
1、研究杠杆平衡条件的实验装置如图所示，在未挂钩 码时，平衡螺母的作用是___使__杠__杆__在__水__平__位__置__平__衡_____, 挂上钩码后，发现杠杆不平衡，则应__移__动__钩__码__的__位__置__ _(_或__改__变__钩__码__的__个__数__)使__杠__杆__在__水__平__位__置__平__衡__________。
(3)如图所示的杠杆已处于平衡状态,若左端所挂重物的 重力是1N,则弹簧测力计的示数_大__于___2N,因为弹簧测力 计拉力的力臂_小__于___OA的长度(均填“大于”、“小于” 或“等于”).如果要在杠杆上直接可以读出力臂值来计 算,那么弹簧测力计应沿_竖__直__向__上__方向拉着杠杆. (4)该实验得到的结论是:
L1
L2 F2
F1 倾斜状态时 力臂比杠杆 上的刻度小
要求杠杆静止时 在水平位置，可 以直接在杠杆上 读出力臂的数值。
研究杠杆的平衡 ➢ 进行实验
（2）在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码， 并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在 水平位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的 作用力分别等于钩码的重力。（左边记作动力 F1，右边记作阻力F2）。将动力和阻力填表。
➢ 提出问题 杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力 臂之间存在着怎样的关系？
➢ 猜想与假设 假设一： F1 / F2 = L1 / L2 假设二： F1 ·L1 = F2 ·L2 假设三： F1 + L1 = F2 + L2 假设四： F1 – L1 = F2 – L2
2022年秋浙教版九年级科学上册习题课件：3.4简单机械课时2杠杆的分类及应用
12．(昆山模拟)从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝 盖(如图乙)把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化 为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨(轴)O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A 点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子的拉力F2作用在肩关节B点 ，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂 肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角，即改变杠杆与水平面的夹角α， 多次实验得出结论。
D
的目的是为了(
)
A．减小阻力臂，省力
B．增大阻力臂，省力
C．减小动力臂，省力
D．增大动力臂，省力
8．(河南模拟)如图是一种健身器械，AOB可视为杠杆，图中小明同学竖直 小于
向下拉杠杆，重物被抬起，此时阻力臂 __________(填“大于”“小于”或“等于”) 动力臂。小明同学想通过增大向下的拉力来加大训练强度，请你利用杠杆平 衡条件，给小明提出一条合理的建议___________增__大__物__重__或__重__物__向_。左移动
9．如图所示，重力不计的杠杆OAB，可绕O点在竖直平面内转动。重为 100 N的物体挂在OA的中点处。已知OA＝40 cm，AB＝30 cm，OA垂直于AB ，杠杆与转动轴间的摩擦忽略不计。要使杠杆平衡，且OA段处于水平位置，
50 那么作用于B端的最小力的力臂等于______cm，最小力的大小等于____N。 40
离，即省距离，如_____镊__子_____。
3．若_____l_1_＝__l2__，则F1＝F2，这样的杠杆既不省力，也不费力，如 _____________。
天平
二、杠杆的应用 4．根据杠杆的平衡条件F1·l1＝F2·l2，要使动力最小，就应该使动力臂 ____最__长____。 5．利用杠杆的平衡条件F1·l1＝F2·l2，抓住不变的量，分析变量之间的关系 。 6．杠杆再平衡的判断，关键是要判断杠杆在发生变化前后，力和力臂的乘 积是否相等。
3.4简单机械教学设计第二课时
教学设计
（4）改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做3次。
把有关数据填入表内。
实验数据记录表
5.分析与论证：
分析实验数据，得出实验结论：（播放实验视频）
杠杆的平衡条件：动力χ动力臂＝阻力χ阻力臂F1·l1 = F2·l2
动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
师：阿基米德曾说过这样一句话：“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能撬动地球。
”你能用杆杠平衡条件来解释吗?
生：虽然阻力很大，但是只要动力臂够长，那么动力就可以很小。
问题探究一：如图杠杆已平衡
1、若两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？
2、两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？
杠杆平衡决定因素：力的大小；力臂的大小；力与力臂的乘积。
问题探究二：如图，将弹簧测力计向哪个方向拉，更省力？为什么？
生：F1方向，因为此时力臂最长，用的力最小。
结合杠杆平衡条件读图：观察下图中所示的杠杆，比较它们的动力臂l1、阻力臂l2、动力
F1、阻力F2的大小，你能得出什么结论？
等臂杠杆：l1=l2，则F1<F2既不省力也不省距离
费力杠杆：l1<l2，则F1<F2费力，省距离
省力杠杆：l1>l2，则F1<F2省力，费距离
思考与讨论：1.如何正确地判断出杠杆是省力的或或费力或等臂杠杆？
2.你能举出一些生活和生产中省力、费力和等臂杠杆的实例吗？
如所示，赛艇上的桨属于哪类杠杆？
四、课堂总结。
研究杠杆的平衡(认识简单的机械2)
2.如图：杠杆恰好平衡，下列操作可使杠杆重新平 衡的是 （ ）
Ａ.左右各增加一个钩码 Ｂ.左右各向外移动一格 Ｃ.左右各减少一个钩码，并各向外移动一格 Ｄ.左边钩码向支点移动一格，右边减少一个钩码
3.杠杆在A和力F作用处于静止，现只 将力F的方向改为沿图中虚线方向，则要 使杠杆仍平衡，必须使（ A、F增大 C、F不变 B、F减小 D、F小于GA ）
F1
F2
①怎样称杠杆处于平衡状态？
答：杠杆保持静止状态或匀速转动状态。
②若杠杆向右端倾斜，怎样使杠杆处于 水平位置平衡？
答：右边பைடு நூலகம்母向左调或左端螺母向左调
③为什么杠杆要处于水平位置平衡？
答：为了方便读出力臂
L1 O L2
·
F1
F2
1.在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 置平衡，这样做是 端偏高，则可将右端的平衡螺母向 位 调节。 。如发现杠杆左
4.有一把准确的秤，由于不慎其秤砣被碰 掉一块，那么再称物体时它的读数将( A．比实际物重大 B．与实际物重相同 C．比实际物重小 )
D．比实际物重大或小都有可能
5.如图所示的杠杆，在水平位置上处于平衡
状态，杠杆重不计。物体A重80N，AO＝
0.8m，BO＝0.4m ,求：物体B受到的重力。 A O B
6.用始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢 地由位置A拉至位置B，阻力臂 动力 。（填“变大”或“变 小”“不变”） ，
7.如图所示的两种情况，OB=AB，物重均为G， 两轻质杠杆均平衡，比较F1、F2的大小，满 足的关系式 （ ） A.F1=F2 C.F1=F2/2 B.F1=2F2 D.F1=F2/4
【精品】最新人教版初中物理第十二章《简单机械》知识点大全
知识点1：杠杆1.概念：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒叫杠杆。
2.五要素：一点（支点）、二力（动力、阻力）、两力臂（动力臂、阻力臂）。
（1）支点，杠杆绕着转动的点，用“O”表示；（2）动力是使杠杆转动的力，一般用“Ｆ1”表示；（3）阻力是阻碍杠杆转动的力，一般用“Ｆ2”表示；（4）动力臂即支点到动力作用线的距离，一般用“Ｌ1”表示；（5）阻力臂即支点到阻力作用线的距离，一般用“Ｌ2”表示。
补充：（1）动力和阻力的作用点都在杠杆上。
（2）力臂的画法：作用点到力作垂线，用带双箭头的实线表示。
知识点2：杠杆平衡1.概念：杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动叫杠杆平衡。
4.杠杆平衡的条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；公式表达为：F1L1＝F2L2。
知识点3：杠杆的分类1.省力杠杆：其特点是L1＞L2，F1＜F2，省力但费距离。
举例：起瓶器、撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等2.费力杠杆：其特点是L1<L2，F1＞F2，费力但省距离。
距离：人的前臂、镊子、筷子、火钳、理发剪刀、钓鱼杆、船桨等。
3.等臂杠杆：其特点是L1＝L2，F1＝F2，不省力也不省距离，能改变力的方向。
举例：天平、杆秤、案秤等。
（通俗的讲：省事的大多是费力的，比如吃饭的筷子，火钳等；省气的大多是省力杠杆，比如钢丝钳等。
）4.判断是省力杠杆或者费力杠杆的方法：（1）比较力臂长短。
（2）比较力的大小。
（3）比较距离的长短。
知识点4：定滑轮（常见的简单机械有：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。
滑轮是变形的杠杆）1.概念：使用时轮轴固定不变的滑轮叫定滑轮。
2.实质：等臂杠杆。
3.特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
4.对理想的定滑轮:若不计轮轴间摩擦，则拉力F=G物。
绳子自由端移动距离S F（或速度v F）等于重物移动的距离S G（或速度v G）知识点5：动滑轮1.概念：使用时滑轮的轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。
机械杠杆和平衡条件
机械杠杆和平衡条件一、杠杆的定义与分类杠杆是一种简单机械，它是一种硬棒，能够在固定点（支点）处转动。
根据杠杆的动力臂和阻力臂的长度关系，杠杆可分为以下三种类型：1.一级杠杆：动力臂等于阻力臂，如天平。
2.二级杠杆：动力臂小于阻力臂，如撬棍。
3.三级杠杆：动力臂大于阻力臂，如杠杆秤。
二、杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件是指在杠杆转动过程中，保持平衡的条件。
杠杆的平衡条件可以用力矩的概念来描述，即杠杆两侧的力矩相等。
杠杆的平衡条件公式为：F1 * L1 = F2 * L2其中，F1和F2分别为杠杆两侧的力，L1和L2分别为力的作用点到支点的距离（即力臂）。
三、力臂的概念力臂是指力的作用点到支点的垂直距离。
在计算力矩时，力臂是关键因素。
力臂的长度决定了力对杠杆平衡的影响。
四、杠杆的应用杠杆在生活和生产中有着广泛的应用，如剪刀、钳子、撬棍等。
杠杆的原理可以帮助我们实现力的放大或方向的改变，从而更方便地进行工作。
五、杠杆的平衡状态杠杆的平衡状态包括静止平衡和转动平衡。
在静止平衡状态下，杠杆两侧的力和力矩相等，杠杆保持静止。
在转动平衡状态下，杠杆两侧的力和力矩相等，杠杆以固定点为中心进行转动。
六、杠杆的平衡保护杠杆的平衡保护是指在杠杆使用过程中，采取措施防止杠杆因外力作用而失去平衡。
平衡保护措施包括使用平衡螺母、设置限位装置等。
七、杠杆的优缺点杠杆的优点是可以节省力、提高工作效率，缺点是用力距离较大，且在使用过程中可能产生侧向力。
八、杠杆在现代科技中的应用杠杆原理在现代科技领域中有着广泛的应用，如机械臂、减速器、杠杆传感器等。
这些设备利用杠杆原理来实现力的传递、放大和控制。
机械杠杆和平衡条件是物理学中的重要知识点。
了解杠杆的定义、分类、平衡条件以及力臂的概念，能够帮助我们更好地理解和应用杠杆原理。
杠杆在生活和生产中的广泛应用，体现了物理学与实际生活的紧密联系。
习题及方法：1.习题：一个长度为1米的杠杆，在支点处受到一个10N的力，如果杠杆的另一端施加一个力使得杠杆保持平衡，那么这个力的大小是多少？解题思路：根据杠杆的平衡条件F1 * L1 = F2 * L2，其中F1为已知的力，L1为力臂长度，F2为要求的力，L2为力臂长度。
简单机械与杠杆原理
简单机械与杠杆原理简单机械和杠杆原理是物理学中的基本概念，它们对我们日常生活和工程应用都有着重要的影响。
简单机械是指由一个或几个简单的零件组成的机械结构，它们可以通过力的乘积来完成各种任务。
而杠杆原理是简单机械中最基本的原理之一，它描述了杠杆的平衡条件和力的乘积关系。
一、简单机械简单机械是指由少数几个零件组成的机械结构，它们可以通过力的乘积来改变力的方向、大小或者速度。
常见的简单机械有杠杆、滑轮、斜面、楔子、螺旋等。
这些简单机械在我们日常生活和工程领域中都起着重要的作用。
1. 杠杆杠杆是最常见和最简单的简单机械，它由一个杆和支点组成。
根据杠杆的支点位置和力的作用方向的不同，可以分为一类、二类和三类杠杆。
一类杠杆支点位于杠杆两端之间，力作用在支点的一侧；二类杠杆力和支点都在杠杆同一侧；三类杠杆支点位于杠杆两端之间，力作用在支点的另一侧。
杠杆原理可以用以下公式表示：力1 ×杠杆臂1 = 力2 ×杠杆臂2。
根据这个公式，我们可以利用杠杆的力乘积原理来实现力的放大、减小或改变方向的效果。
例如，剪刀和扳手就是利用杠杆的原理来实现工作效果的。
2. 滑轮滑轮是另一个常见的简单机械，它由一个轮和一个与之配合的绳或链组成。
滑轮可以改变力的方向，使我们可以更容易地移动重物。
例如，我们可以利用滑轮来抬起重物，通过改变滑轮的数量来实现力的放大效果。
3. 斜面斜面也是一种简单机械，它是一个倾斜的平面，可以减小我们所需的力来移动物体。
斜面倾角越小，我们需要的力越小。
由此可见，斜面在我们的日常生活中有着广泛的应用，如坡道、楼梯等。
二、杠杆原理杠杆原理是描述杠杆平衡和力的乘积关系的基本原理。
根据杠杆原理，杠杆在平衡状态下两侧的力矩相等，即力1 ×杠杆臂1 = 力2 ×杠杆臂2。
这意味着当一个较小的力作用在较长的杠杆臂上时，它可以平衡一个较大的力作用在较短的杠杆臂上。
利用杠杆原理，我们可以实现力的放大效果。
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数据记录表格为；
实验 次数 1 动力 F1/N 动力臂 l1/m 动力 动力臂 阻力 F2/N
阻力臂
l2/m
阻力 阻力臂
2
3
实验过程
• 实验注意事项：
• 1、在实验前要通过调节杠杆两端的平 衡螺母，使杠杆水平平衡。 • 2、挂钩码后，不能再动平衡螺母。 • 3、读数时，杠杆仍要求是处于水平平 衡状态，以便直接读出力臂的长度。
O
A
B
提问：
步ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1，为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在 水平位置平衡？
答:在做“研究杠杆的平衡条件”的实验时，杠杆 自身有一定的重力，为保证实验中杠杆的平衡 条件：动力×动力臂==阻力×阻力臂 成立， 必须使杠杆自身的重力（包括两端的平衡螺母 的重力）乘以其力臂为零。调节杠杆两端的平 衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，就是要保证 杠杆自身的总重力乘以其力臂为零，消除杠杠 自身重力对实验的影响。
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
（即：杠杆的平衡取决于力和力臂 的乘积.）
1、F1L1=F2L2 2、力的作用效果相反 3、力也平衡
例题1：如图，一轻质杆OA一端固定 在竖直墙上，可绕O点转动，已知 0A=0.3cm，OB=0.2cm,在A点处悬挂 一重物G，质量为2kg，若在B处施一 竖直向上的拉力F，使杠杆在水平线 上平衡，此时拉力F为多少？
步骤2， 为什么在杠杆两边挂上不同数 量的钩码，调节钩码位置，使杠杆在水平 位置重新平衡？
答: 杠杆只有在水平位置平衡，量得支点到钩码的距离就是 力臂，此时杠杆如果不水平，则支点到钩码的距离就不是 力 臂。使杠杆在水平位置重新平衡，方便从杠杆上的刻度 值直接读出力臂的长度。
实验结论： 杠杆的平衡条件：
一、【实验目标】 1．理解杠杆的平衡条件，能通过实验探 究总结出杠杆的平衡条件，会用杠杆 的平衡条件解题。 2．了解杠杆的应用，能对杠杆进行分类， 并了解分类原则。
二、杠杆平衡的条件 • 杠杆平衡：指杠杆静止不动或作匀速转动 时的状态。
杠杆平衡与哪些因素有关？
• • • • • • 【猜想假设】 【所需器材】 【实验步骤】 【分析数据】 【实验结论】 【启发联想】
G
F
O
B
G
解:F=（G ×OA）/OB =（20N ×0.3m)/0.2m A =30N 答:拉力F为30N
例题2：如图：OB=2BA，物体重为 60N，不计杠杆自身重力，绳与杆的 夹角为300，则绳的拉力为多少？80N
O
B
G
A
例题3：如图，杠杆上标有刻度， GB=5N，GA＝8N，杠杆水平平 衡时，A物体对杠杆的拉力是多 少牛顿？ 5N 此时A物体受到地面对它的支持 力为多少？ 3N