杠桿的概念
杠桿的定義:壹根硬棒在力的作用下可以繞固定點O轉動。這根硬棒是壹根杠桿。
杠桿的五個要素
1,支點:2,動力;3.阻力;4.動力臂;5.阻力臂
下面詳細解釋壹下什麽是五行。
(1)支點:杠桿可以繞其轉動的點o;
(2)力:使杠桿轉動的力f 1;
(3)阻力:阻礙杠桿轉動的力F2;
(4)力臂:支點O到力F1作用線的距離l 1;
(5)阻力臂:支點O到力F2作用線的距離L2;
如上圖所示,力F為動力,物體重力為阻力。通過實驗可知,杠桿處於平衡狀態時,其功率F1、動力臂L1、阻力F2和阻力臂L2滿足以下要求:f 1l 1 = F2 L2;
杠桿平衡條件
當力和阻力的旋轉作用相互抵消時,杠桿就會處於平衡狀態,這種狀態叫做杠桿平衡,但杠桿平衡不是力的平衡。
當杠桿靜止或勻速轉動時,稱為杠桿平衡。
等臂杠桿
根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2,當L1=L2時,f 1 = F2;
這個時候,力量和阻力是相等的。這樣的杠桿叫做等臂杠桿。
等臂桿與省力桿、省力桿相比,並不省力,也不省距離。
常見的省力杠桿有:天平和天車。
省力杠桿
如果壹個杠桿的動力臂大於阻力臂,這個杠桿就是省力杠桿。
根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2:
F1=F2L2/L1
很明顯,動力臂大於阻力臂,即l 1 >;L2,f 1 >;第二子代
這個時候動力小於阻力。
硬杠桿
如果動力臂小於阻力臂,那麽杠桿就是費力的杠桿。這也可以用數學關系證明。
根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2:
F1=F2L2/L1
顯然,動力臂小於阻力臂,即當L1 < L2,F1 < F2時。
杠桿的應用
在生活中,我們隨處可見利用杠桿原理的工具,如下圖。
等臂杠桿
天平利用等臂杠桿原理,即動力臂等於阻力臂,來測量物體的質量。因為動力臂等於阻力臂,所以所有左右托盤中的重力是相等的。根據重力和質量的關系(G=mg),測得的質量等於砝碼的質量加上行進碼的質量。
省力杠桿
用撬棍撬動石頭是典型的省力杠桿。本質上,我們希望用更小的力量舉起沈重的石頭。
省力杠桿雖然省力,但也要耗費距離。
硬杠桿
用魚竿釣魚是壹種費力的杠桿。
練習
如圖,壹根輕杠桿的支點在O點,左邊A掛兩個鉤碼,右邊B掛壹個物體後,杠桿平衡在水平位置。如果在A下掛另壹個鉤碼,必須移動物體,掛在C處,使杠桿水平平衡。若BC=5cm,AO=15cm,每個鉤碼的質量m為50g,求OB的長度和物體的質量m。
解決方案:
(1)當兩個掛鉤代碼掛在左側A,壹個對象掛在右側B時:
∫杠桿水平平衡,
∴2mg×OA=Mg×OB,
即:100g×15cm=M×OB,﹣ ﹣ ﹣ ①。
(2)當A下面掛壹個鉤碼時,將對象移動到C,
∫杠桿水平平衡,
∴3mg×OA=Mg×OC=Mg×(OB+BC),
150g×15cm=m×(ob+5cm)﹣﹣﹣﹣﹣②
(3)從① ②聯立方程:
OB=10cm,M=150g。
答:OB的長度是10厘米,物體的質量是150克.
在分析杠桿平衡問題時,不能只根據力的大小來判斷,必須從基礎知識來考慮,做到有理有據地解題,避免憑主觀感覺解題,熟悉杠桿平衡的條件。