第十二章

簡單機械第一節

杠桿素養目標1新課講解3課程導入2經典例題4總結歸納5課堂練習6目錄物理觀念1.知道杠桿，并能從常見工具中辨認出杠桿2.能夠辨認出支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂3.知道杠桿的平衡條件及其數學表達式科學思維1.通過對實例進行分析，結合示意圖建立杠桿的模型，掌握力臂的畫法，在這個過程中逐步學會透過現象認識事物本質的方法。2.通過觀察實驗現象和分析實驗數據，推理得出杠桿的平衡條件?素養目標科學探究經歷探究杠桿平衡條件的過程，學會分析實驗現象、尋找數據間的規律，從而歸納出實驗結論的一般方法，提高實驗探究能力和思維能力科學態度與責任1.通過從生活中的實例建立杠桿模型的過程，了解物理學中研究問題的方法，總結成功的經驗。2.通過探究杠桿的平衡條件，使學生勇于并樂于參與科學探究，增進交流與合作的意識，加強學生之間的相互協作精神素養目標課程導入

觀察圖中的蹺蹺板、羊角錘和開瓶器等機械，你認為這些機械有什么共同的特點呢？一、杠桿一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉動，這根硬棒就是一個杠桿（lever）。杠桿是最簡單的機械之一。可以看到，這些機械工作時都會繞著一個點轉動。認識杠桿古希臘學者阿基米德在得出杠桿原理后，宣稱：給我一個支點，我就可以撬動整個地球。杠桿的兩個關鍵特征“硬棒”“能繞著固定點轉動”“硬”是指不考慮發生形變，是一種理想情況杠桿是一種理想模型動力F1阻力F2O

動力臂l1

阻力臂l2（1）支點：杠桿繞著轉動的固定點，用字母

O

表示。杠桿的五要素（2）動力：使杠桿轉動的力，用字母F1表示。（3）阻力：阻礙杠桿轉動的力，用字母F2表示。（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離，用字母

l1

表示。（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，用字母

l2表示。對杠桿五個要素的理解支點：①一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的其他位置②同一杠桿，使用方法不同，支點的位置可能不同③在杠桿轉動時，支點的位置是固定的④不一定與動力作用點和阻力作用點在同一直線上，也不一定在動力作用點和阻力作用點之間對杠桿五個要素的理解動力和阻力：①都是杠桿受到的力，都作用在杠桿上②分別使杠桿向相反的方向轉動，但二者的方向不一定相反③二者是相對而言的，一般把人對杠桿施加的作用力稱為動力力臂：①力臂是支點到力的作用線的距離，不是支點到力的作用點的距離②力臂有時在杠桿上有時不在杠桿上，力的方向不同，力臂一般不同③若力的作用線通過支點，則力臂為0對于直杠桿而言，當力垂直于杠桿時，力臂與杠桿重合力臂的畫法羊角錘瓶蓋起子釣魚竿試著畫出以下杠桿的力臂下列關于杠桿的說法不正確的是()A.杠桿不一定是直的B.杠桿的力臂一定在杠桿上C.杠桿的動力和阻力可能在支點的同一側D.動力和阻力總是使杠桿向相反的方向轉動B經典例題答案：B解析：杠桿可以是直的，也可以是彎曲的，故A正確；力臂是支點到力的作用線的距離，可以在杠桿上，也可以不在杠桿上，故B錯誤；作用在杠桿上的兩個力可以在支點的同側，也可以在異側，故C正確；動力使杠桿轉動，阻力阻礙杠桿的轉動，故動力和阻力總是使杠桿向相反的方向轉動，故D正確。故選B。二、杠桿的平衡條件為什么體重不同的兩人能讓蹺蹺板水平靜止？在杠桿的使用中，杠杠的平衡狀態是一種非常重要的狀態。杠桿滿足什么條件時才會平衡呢？下面我們一起探究。為什么重力相同的兩人不能讓蹺蹺板水平靜止？探究實驗：杠桿的平衡條件實驗步驟：思考：怎么調？調到水平平衡的目的是什么？（1）調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。調節方法：杠桿哪端高，就向哪端調節平衡螺母。（1）保證力臂沿杠桿，便于測量；（2）消除杠桿自身重力對實驗結果的影響。目的：【實驗步驟】（2）杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄在表格中。（3）改變阻力和阻力臂的大小，相應調節動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。（4）在杠桿的一側掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄在表格中。次數動力F1/N阻力F2/N動力臂l1/m阻力臂l2/m12345611535210210310215220410杠桿平衡時，動力×動力臂=阻力×阻力臂F1·l1=F2·l2

在上面的實驗中，我們研究了動力和阻力位于支點兩側的情況。仔細觀察如圖所示的杠桿，它與上面實驗中研究的杠桿有什么不同？F1F2l1l2O

動物園內，一位物理老師利用杠桿原理，僅用小小的彈簧測力計就測出了一頭大象的質量。測量時利用了根長度為12m的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定于槽鋼的中點O。當槽鋼水平靜止時，彈簧測力計示數

F1為200N。測得

l1為6m，l2為4cm。若不計鐵籠的質量，請估算大象的質量。g取10N/kg。Ol1＝6ml2＝4cmF1＝200NF2由F1l1＝F2l2得：解：F2=F1l1l2=200N×6m0.04m＝3×104N=10N/kg3×104N=3×103kg＝3tm=F2g=Gg如圖所示，輕質杠桿兩端懸掛同種材料制成的大小不同的金屬球時，杠桿平衡。把它們同時浸沒在水中，杠桿仍然平衡，則()A.兩球都是實心的

B.大球實心，小球空心C.大球空心，小球實心D.兩球都空心，且空心部分體積相同A經典例題答案：A三、生活中的杠桿鉗子瓶起子羊角錘【省力杠桿】動力臂大于阻力臂，由F1l1＝F2l2，省力費距離。核桃夾子筷子船槳釣魚【費力杠桿】動力臂小于阻力臂，由F1l1＝F2l2，費力省距離。鑷子如圖所示，啟瓶器開啟瓶蓋時，可看作是()A.以A為支點的費力杠桿

B.以A為支點的省力杠桿C.以B為支點的費力杠桿D.以B為支點的省力杠桿B經典例題答案：B解析：經驗告訴我們，開啟瓶蓋時，瓶蓋中的B點被撬起，故B點是阻力的作用點；在開啟的過程中，起瓶器繞A點轉動，故A是支點；在整個過程中，動力臂大于阻力臂，故它是省力杠桿，應選B.生活中處處有科學。下列日常工具，在使用時屬于費力杠桿的是()A.獨輪車 B.開瓶器C.釣魚竿 D.大鍘刀C經典例題答案：C解析：獨輪車、開瓶器和大鍘刀的動力臂都大于阻力臂，都是省力杠桿，而釣魚竿的動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。杠桿：在力的作用下能繞著固定點

O

轉動的一根硬棒。杠桿的五要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂

（力臂：從支點

O

到力的作用線的距離）杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂杠桿的分類

等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，平衡時，動力等于阻力。

省力杠桿：動力臂大于阻力臂，省力費距離。

費力杠桿：動力臂小于阻力臂，費力省距離。課堂練習1.小猴與小兔在分一個胡蘿卜，它們想要平分，小猴找來一個小石塊支起胡蘿卜，使其水平平衡，然后沿豎直方向切開，如圖所示。則切開的胡蘿卜質量()A.左邊的大

B.右邊的大

C.兩邊一樣大

D.無法判定A1.答案：A解析：蘿卜處于平衡狀態，由杠桿平衡條件可得右側部分重心離支點O較遠，故右側力臂OB較大，左側部分重心離支點O較近，故做出的力臂OA較小；根據杠桿平衡條件

，左側蘿卜重力

大、右側重力

小，故左邊的質量要大，故A正確。2.如圖所示，在輕質杠桿上吊一重物G，在一端施加一個始終與杠桿垂直的動力F，使杠桿緩慢地從OA轉至水平位置OB，則在轉動過程中，拉力F的大小將()A.逐漸變大

B.F先變大后變小

C.保持不變

D.F先變小后變大A2.答案：A解析：由圖可知，杠桿緩慢地從OA轉至水平位置OB的過程中，動力臂不變，阻力不變，阻力臂變大，由杠桿平衡條件可知，動力逐漸變大。故在轉動過程中，拉力F逐漸變大。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3.題圖為某款剪刀的示意圖.握住手柄修剪樹枝時，剪刀可視為杠桿，該杠桿的特點是()A.省力

B.費力

C.省功

D.省距離A3.答案：A解析：A（√）B（×）D（×）用剪刀修剪樹枝時，手對剪刀的力為動力，樹枝對剪刀的力為阻力.由題圖可知，動力臂大于阻力臂，該杠桿為省力杠桿，省力但費距離.C（×）使用任何機械都不能省