在生活中人們要使用各種各樣的工具,大到復雜的機器人,小到吃飯用的筷子,在物理學中都被稱之為“機械”。
玉兔號月球車筷子
(月球車圖片來自騰訊)
其中象杠桿、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,圖片中工具有什么共同特點?
【舉手提問】
什么是杠桿?杠桿的“三點兩臂”指的是什么?如何畫杠桿的力臂?【新課學習】
一、什么是杠桿?
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桿。
例如:用撬棒撬石塊,撬棒被稱為“杠桿”
人類很早就開始使用杠桿了,象使用杠桿搬動巨大的石塊,使用杠桿舂米等等。
搬運巨石舂米器具
杠桿的形狀多種多樣,有的是直桿,也有的是曲桿。例如:羊角錘、專用鉗子等。
羊角錘專用鉗子
人們把多個杠桿靈活組合,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、杠桿的“三點兩臂”
為了了解杠桿的作用,我們先要熟悉描述杠桿的幾個名詞。
1.杠桿的“三點”
杠桿的“三點”指的是杠桿的支點、動力和阻力。
杠桿三點示意圖
三點的定義:
支點:杠桿繞著轉動的點,用符號O表示。
動力:使杠桿轉動的力,用符號F1表示。
阻力:阻礙杠桿轉動的力,用符號F2表示。
2.杠桿的“兩臂”
杠桿的“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,用符號L1表示。
阻力臂:支點到阻力作用線的距離,用符號L2表示。
杠桿力臂示意圖
三、杠桿力臂的畫法
杠桿力臂作圖是描述杠桿的重要***,找到杠桿支點、明確力的作用線是作圖的基礎,理解從杠桿支點到力(動力或阻力)作用線的距離是作圖的關鍵。
[反思]
1.杠桿長不一定是力臂長,當杠桿跟動力或阻力作用線方向垂直時,力臂跟杠桿長度相同。
如下圖,動力臂L1<杠桿長OA,
阻力臂L2=杠桿長OB.
2.表示***:
力臂常用用雙箭頭表示,也可以用大括號描述。
雙箭頭大括號
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桿,不計自重.圖中能正確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,拉桿式行李箱在拉力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西寧)
如圖所示,畫出杠桿A端所掛物體重力的示意圖和杠桿B端所受力F的力臂L.
5.(2019岳陽)請畫出圖中杠桿動力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是一個杠桿,杠桿在動力F的作用下繞◎點勻速轉動,請在圖中畫出杠桿在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