【杠桿的概念】
杠桿的定義:在力的作用下能繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)的硬桿。 這根硬棒是杠桿。
【杠桿五要素】
1.支點(diǎn):2.動(dòng)力; 3、阻力; 4、動(dòng)力臂; 5.阻力臂
下面詳細(xì)解釋一下這五個(gè)要素分別是什么
(1)支點(diǎn):杠桿可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的O點(diǎn);
(2)功率:使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1;
(3)阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2;
(4)動(dòng)力臂:支點(diǎn)O到動(dòng)力F1作用線的距離L1;
(5)阻力臂:支點(diǎn)O到力F2作用線的距離L2;
如上圖所示,力F為功率,物體的重力為阻力。 通過實(shí)驗(yàn)可知,當(dāng)杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí),其力量F1、動(dòng)力臂L1、阻力F2、阻力臂L2滿足:F1L1=F2L2;
【杠桿平衡】
當(dāng)力和阻力對(duì)杠桿旋轉(zhuǎn)的影響相互抵消時(shí),杠桿將處于平衡狀態(tài)。 這種狀態(tài)稱為杠桿平衡,但杠桿平衡并不是力的平衡。
杠桿是靜止的還是勻速旋轉(zhuǎn)的稱為杠桿平衡。
[等臂杠桿]
從杠桿平衡條件F1L1=F2L2可以看出,當(dāng)L1=L2時(shí),F(xiàn)1=F2;
此時(shí),功率和電阻的大小相等。 這種杠桿稱為等臂杠桿。
與省力杠桿和省力杠桿相比,等臂杠桿既不省力,也不省距離。
常見的省力杠桿有天平和定滑輪。
【省力杠桿】
如果杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂,則該杠桿是省力杠桿。
由杠桿余額條件F1L1=F2L2可知:
F1=F2L2/L1
顯然,功率臂大于阻力臂,即當(dāng)L1>L2時(shí),F(xiàn)1>F2
此時(shí),功率小于電阻。
[輕松杠桿]
如果動(dòng)力臂小于阻力臂,則該杠桿是作用力杠桿。 這也可以使用數(shù)學(xué)關(guān)系來證明。
由杠桿余額條件F1L1=F2L2可知:
F1=F2L2/L1
顯然,功率臂小于阻力臂,即當(dāng)L1<L2時(shí),F(xiàn)1<F2
【杠桿的應(yīng)用】
生活中我們隨處可見利用杠桿原理的工具什么是杠桿原理,比如下圖
[等臂杠桿]
天平利用等臂杠桿原理,即動(dòng)力臂與阻力臂相等,來測(cè)量物體的質(zhì)量。由于動(dòng)力臂與阻力臂相等,所以重力全部集中在左邊。右托盤是相等的。 根據(jù)重力與質(zhì)量的關(guān)系(G=mg),測(cè)得的質(zhì)量等于重物的質(zhì)量加上游戲的質(zhì)量。
【省力杠桿】
使用撬棍舉起巖石是典型的省力杠桿。 本質(zhì)上,我們希望用更少的力量舉起一塊重石頭。
省力桿雖然省力,但也付出了距離的代價(jià)。
[輕松杠桿]
使用魚竿釣魚意味著使用費(fèi)力的杠桿作用
【實(shí)踐】
如圖所示,輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)在O點(diǎn),左邊A處掛著兩個(gè)鉤子,右邊B處掛著一個(gè)物體。 杠桿在水平位置保持平衡。 如果 A 下面掛有另一個(gè)鉤子什么是杠桿原理,則必須將物體移至 C 以水平平衡杠桿。 若BC=5cm,AO=15cm,每個(gè)鉤碼的質(zhì)量m為50g,求OB的長(zhǎng)度和物體的質(zhì)量M。
【解答】解決辦法:
(1)當(dāng)左側(cè)A掛兩個(gè)鉤子代碼,右側(cè)B掛一個(gè)對(duì)象時(shí):
∵ 杠桿水平平衡,
∴2mg×OA=Mg×OB,
即:100g×15cm=M×OB,_____①
(2)當(dāng)A下方再掛一個(gè)鉤碼時(shí),將物體移至C處。
∵ 杠桿水平平衡,
∴3mg×OA=Mg×OC=Mg×(OB+BC),
150g×15cm=M×(OB+5cm)﹣﹣﹣﹣﹣②
(3) 由①②聯(lián)立方程組求解:
OB=10cm,M=150g.
答:OB的長(zhǎng)度是10cm,物體的質(zhì)量是150g。
在分析杠桿平衡問題時(shí),不能僅以力的大小來判斷。 你必須考慮基礎(chǔ)知識(shí)才能有理有據(jù)地解決問題。 不要憑主觀感受來解決問題。 您必須熟悉杠桿平衡的條件并使用它。