【精品讲义】浙教版 科学 9年级上册 3.4-1 简单机械——杠杆及其平衡条件、杠杆应用10页

第 3 章 能量的转化与守恒
3.4-1 简单机械——杠杆及其平衡条件、杠杆应用
目录
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1. 杠杆的概念
在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。实际应用的杠杆可以是直的，也可以是弯的。
【问题探究】开瓶器是一种被称为杠杆的简单机械。结合右图这些工具的使用，总结杠杆使用过程中
有什么共同的特征？
①都是硬棒(形状可直可弯，可方可圆，但质地坚硬)；②都受到两个作用效果相反的力(一个使它顺时
针转动，一个使它逆时针转动)；③工作过程都能够绕着固定点转动；如果一根硬棒在力的作用下能够绕着
固定点转动，这根硬棒就叫作杠杆。
2.杠杆五要素
(1)五要素
支点：杠杆绕着转动的固定点 O；
动力：使杠杆转动的力 F1；

阻力：阻碍杠杆转动的力 F2；
动力臂：支点到动力作用线的距离 l1；
阻力臂：支点到阻力作用线的距离 l2。
【注意】力臂不是从支点到力的作用点的距离。
(2)杠杆的五要素可以用杠杆示意图表示出来。
(3)力臂的画法：①首先确定支点 O.②画好动力作用线及阻力作用线。画的时候可用虚线将力的作用线
延长。③再从支点 O 向力的作用线引垂线，画出垂足，则支点到垂足的距离就是力臂。④最后用大括号勾
出力臂(或在线段两端标上箭头表示力臂的端点)，在旁边分别用字母 l1和 l2表示动力臂和阻力臂。
3.人体中的杠杆
人体中有许许多多的杠杆在起作用。如：抬头、踮起脚尖、手拿物体等都是人体中的杠杆在起作用。
如图，手拿起东西、头部抬起、踮起脚跟等，手臂、头部、脚板都可以看作杠杆。
4.探究杠杆平衡条件
(1)杠杆平衡：指杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态。
(2)实验中使杠杆在水平位置平衡的目的：排除杠杆自重的影响，便于测出力臂的值。
(3)调节杠杆水平平衡时可调节杠杆两端的平衡螺母。
(4)实验拓展：实验时，若只用钩码，则钩码应挂在杠杆两端；若只在杠杆一端挂钩码，则可以在同一
端用弹簧测力计向上拉，且方向为竖直向上。

5.杠杆平衡条件
杠杆平衡时有：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(1)表达式：若用 F1表示动力，F2表示阻力，l1表示动力臂，l2表示阻力臂。则有：
或
(2)探究 时注意的问题：
①实验前要先调节杠杆两端平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
②在实验时不能移动平衡螺母。
③在加减或移动钩码时，要使杠杆在水平位置平衡。
④实验不能只凭一组数据得到结论，必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论。
6.杠杆的应用
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，即 l1> l2，杠杆平衡时，动力小于阻力，F1 以克服较大的阻力。使用省力杠杆的好处是省力，但是动力移动的距离却比阻力移动的距离大。省了力，
却费了距离。举例：铡刀、剪铁皮的剪刀、起钉锤、起子等。
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，即 l1< l2>F2，即使用费力杠杆费力，
但是动力移动的距离比阻力移动的距离小。费了力，却省了距离。举例：钓鱼竿、理发剪刀、镊子等。
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，即 l1= l2，杠杆平衡时，动力等于阻力，F1=F2，即使用等臂杠杆既不
省力也不费力，既不省距离也不费距离，但可以改变动力的方向，使工作方便。举例：天平。
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