
1. 省力杠桿的動力臂______阻力臂,____省力,但____距離。 2. 費力杠桿的動力臂______阻力臂,______省力,但____距離。
3. 等臂杠桿的動力臂______阻力臂,不省力也不不省距離。
這些杠桿在正常使用時,哪個省力?哪個費力?
分析這些杠桿的五要素,你發(fā)現了什么?
你能否根據杠桿的平衡條件,比較簡便地判斷出一個杠桿是省力還是費力?
根據支點相對于動力與阻力作用線的位置關系,杠桿可以分為三類。
省力杠桿:動力臂>阻力臂
費力杠桿:動力臂 L2
力的大小關系:F1 < F2
力的作用點移動距離的關系:動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離
應用:撬棒、開瓶器、鋼絲鉗、羊角錘等
力臂的大小關系:L1 < L2
力的大小關系:F1 > F2
力的作用點移動距離的關系:動力作用點移動的距離小于阻力作用點移動的距離
應用:鑷子、筷子、釣魚竿、劃船等
力臂的大小關系:L1 = L2
力的大小關系:F1 = F2
力的作用點移動距離的關系:動力作用點移動的距離等于阻力作用點移動的距離
特點:既不省力也不省距離
(1)根據力臂的大小關系判斷;(2)從使用目的和效果進行判斷:阻力很大時,通常使用省力杠桿;有時阻力不大,使用杠桿是為了省距離,就要使用費力杠桿。
人的許多動作都是通過人體中精妙的杠桿來完成的。
杠桿在我國古代有許多巧妙的應用。
某學校勞動教育課堂上,四位同學用杠桿原理使用勞動工具的場景如圖所示,其中屬于使用費力杠桿的是( )
例1 如圖,輕質杠桿處于平衡狀態(tài),將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離,下列判斷正確的是( )A. 杠桿仍能平衡B. 杠桿不能平衡,右端下沉C. 杠桿不能平衡,左端下沉D. 無法判斷
知識點2 杠桿的綜合應用
例2 如圖所示,一根質地均勻的木桿可繞 O 點自由轉動,在木桿的右端施加一個始終垂直于木桿的作用力 F,使木桿從 OA 位置勻速轉到 OB 位置的過程中,力 F 的大小將( )先變大,后變小先變小,后變大一直是變大的D.一直是變小的
解答此類題的關鍵是明確動力臂和阻力臂的變化??梢赃x取杠桿轉動過程中的幾個特殊位置,分別作出轉動前、后的動力臂和阻力臂然后根據杠桿的平衡條件進行比較和判斷。以桿的自重為阻力的杠桿模型較為常見,在桿轉動過程中,重力不變,但其力臂通常是變化的。
仔細觀察如圖所示的指甲剪,可以發(fā)現它是由幾個杠桿組合起來的,你能畫出指甲剪的杠桿結構示意圖嗎?請試試看。
指甲剪是由三個杠桿組成的,如圖所示。杠桿ABC中,C是支點,動力臂大于阻力臂,所以是省力杠桿。杠桿OBD 中,O是支點,阻力作用于D點,動力作用于B點,因此動力臂小于阻力臂,是費力杠桿。杠桿OED 中,O是支點,阻力作用于D點,動力作用于E點右側,因此動力臂小于阻力臂,是費力杠桿。
1. 比較圖中普通剪刀、鐵皮剪刀和理發(fā)剪刀的不同,請說明各自的特點。
三把剪刀的支點均在中軸上。普通剪刀前后段等長,所以它是一個等臂杠桿,既不省力也不省距離;鐵皮剪刀前短后長,是一個省力杠桿,費距離;理發(fā)剪刀前長后短,是一個費力杠桿,省距離。
2. 如圖,用一個始終水平向右的力 F,把杠桿 OA 從圖示位置緩慢拉至水平的過程中,力 F 的大小將( )變大不變變小不能確定
3. 如圖所示,用細線將質量可忽略不計的杠桿懸掛起來,把質量為 0.3 kg 的物體 A 用細線懸掛在杠桿的 C 處,質量為 0.5 kg 的物體 B(B不溶于水)用細線懸掛在杠桿的 D 處。當物體 B 浸沒于水中靜止時,杠桿恰好在水平位置平衡。此時 C、D 到 O點的距離分別為 20 cm、30 cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取 10 N/kg)求:(1)物體 A 的重力。(2)細線對物體 B 的拉力。
解:(1)物體 A 的重力:GA = mAg = 0.3 kg×10 N/kg = 3 N
(2)由杠桿平衡條件 F1L1 = F2L2 可得,細線對杠桿上 D 點的拉力則細線對物體 B 的拉力 F拉 = FD = 2N
解:物體 B 的重力GB = mBg = 0.5 kg×10 N/kg =5 N,對物體 B 進行受力分析得,物體 B 受到的浮力F浮 = GB-F拉 = 5 N-2 N = 3 N,由阿基米德原理可知,物體 B 排開水的體積 因為物體 B 浸沒在水中,所以物體 B 的體積VB= V排 = 3×10-4m3
(3)物體 B 的體積。
4. 下圖是鍋爐上的安全閥門示意圖。請說明它是怎樣控制鍋爐內氣體的壓強的。
重錘的拉力和水蒸氣對出口的壓力是一對施加于杠桿上的力,當水蒸氣對出口的壓力較大時,安全閥門才會被打開,排出水蒸氣使鍋爐內氣壓降低。
重錘向里移動時,其拉力的力臂減小,水蒸氣壓力的力臂不變,故鍋爐內的氣壓減??; 重錘向外移動時,鍋爐內的氣壓增大。
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