12简单机械
杠杆
知识点一、杠杆
1、什么是杠杆？
一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
说明：①“硬棒”不一定是直棒，只要在外力作用下不变形的物体都可以看成杠杆，杠杆可以是直的也可以是任意形状的。
①一根硬棒能成为杠杆，应具备两个条件：一是要有力的作用；二是能绕固定点转动。两个条件缺一不可。例如：撬棒在没有使用时就不能成为杠杆。杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的，固定点可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。
2、杠杆的五要素：
五要素物理含义
支点杠杆可以绕其转动的点，用“O”表示
动力是杠杆转动的力，用“F1”表示
阻力阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示
动力臂从支点O到动力F1作用线的距离，用“l1”表示
阻力臂从支点O到阻力F2作用线的距离，用“l2”表示
①杠杆的支点一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其它位置。同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也不可能不同。在杠杆转动时，支点是相对固定的。
①动力和阻力是相对而言的，不论是动力还是阻力，杠杆都是受力物体，跟杠杆发生相互作用的物体都是施力物体。动力和阻力的作用效果正好相反。
①动力作用点：动力在杠杆上的作用点。
①阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。
①力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力
的作用点的距离。某个力作用在杠杆上，若作用点不变，
l
l
l
力的方向改变，力臂一般要改变。
①力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零。 ①力臂的表示与画法：过支点做力的作用线的垂线
①力臂的三种表
示方式：选择哪种
方式，根
据个人习惯而定。
4、力臂的画法：
第一步：先确定支点，即杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。
第二步：确定动力和阻力。人的目的是将石头撬起，则人应向下用力，此力即为动力，用“F 1”
表示。这个力F 1的作用效果是使杠杆逆时针转动，阻力的作用效果恰好与动力的作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应沿着顺时针方向转动，则阻力的作用效果杠杆应沿着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的方向向下的压力，用“F 2”表示。
第三步：画出动力臂和阻力臂。将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l 1”“l 2”。
知识点二、杠杆的平衡条件
1、杠杆平衡：在力的作用下，如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动时，我们就可以认为杠杆是平衡了。
2、实验探究：杠杆的平衡条件
实验器材：杠杆和支架、钩码、刻度尺、线。
实验步骤：①调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。在调节时，如果杠杆的左边下沉，则应将杠杆两端的平衡螺母向右调，如果杠杆的右边下沉，则应将杠杆两端的平衡螺母向左调，简称“左沉右调，右沉左调”。
②如图所示，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两边收到钩码的作用力的大小都等于钩码重力的大小。
把支点右方的钩码对杠杆施的力当成动力F 1，支点左方的钩码对杠杆施的力当成阻力F 2；用刻度尺测量出杠杆平衡时的动力臂l 1和阻力臂l 2；把F 1、l 1、F 2、l 2的数据填入实验表格中。 ③改变动力F 1和动力臂l 1的大小，相应调节阻力F 2和阻力臂l 2的大小，再做两次实验，将结果填入实验表格
探究归纳：只有动力×动力臂=阻力×阻力臂，杠杆才平衡
注意：①试验中，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，有两个目的：一是让杠杆的重心刚好在支点，重力的力臂为0，以消除杠杆的重力对实验的影响；二是便于测量力臂（或从带有刻度的杠杆上直接读取力臂）。
①试验中应改变钩码的个数或位置进行多次试验，得出普遍规律，防止结论的偶然性。 ①在实验过程中绝不能再调节平衡螺母，因为实验过程中再调节平衡螺母，会破坏原有的平衡。 3、杠杆的平衡条件表达式：动力x 动力臂=阻力x 阻力臂，即动力臂
阻力臂阻力动力=；公式表示为
2
1
212211l l F F l F l F ==，即
应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 4、杠杆转动方向的判断
①当2211l F l F ≠时，杠杆的平衡即被破坏，原来静止的杠杆就要转动起来，原来匀速转动的杠杆将变速转动。
①影响杠杆转动的因素：作用在杠杆上的两个例F 1和F 2，如果产生的效果不同，一个力的作用效果若使杠杆沿顺时针方向转动，另一个力的作用效果将一定使杠杆沿逆时针方向转动，一个是动力时，另一个就称为阻力。但杠杆是否转动、怎样转动，应看F 1l 1与F 2l 2的大小关系，并不单纯取决于F 1、F 2的大小关系，也不单纯取决于力臂l 1和l 2的大小关系。也就是说，影响杠杆转动的因素不单是力，也不单是力臂，而是力和力臂的乘积。
①转动方向的判断：当F 1l 1＞F 2l 2时，杠杆沿F 1的方向转动；当F 1l 1＜F 2l 2时，杠杆沿F 2的方向转动。
知识点三、生活中的杠杆
1、等臂杠杆：天平的动力臂与阻力臂相等，在使用中既不省力也不省距离。
2、省力杠杆：利用撬棒用较小的动力就能撬动较重的重物，省力杠杆动力臂比阻力臂长，虽然
省力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离大，省力却费距离。
3、费力杠杆：动力臂比阻力臂短，动力比阻力大，这类杠杆动力作用点移动的距离不阻力作用点移动的距离小，虽然费力，却省了距离。
归纳总结：三种杠杆的比较
力臂关系平衡时力的关系优缺点应用
等臂杠杆l1=l2F1=F2不省力，不省距离天平
省力杠杆l1＞l2F1＜F2省力，费距离撬棒、瓶盖起子
费力杠杆l1＜l2F1＞F2费力，省距离镊子、钓鱼竿
注意：①凡省力的杠杆必定费距离，凡费力的杠杆必定省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的。
①判定杠杆的种类，主要通过比较动力臂和阻力臂的大小进行判断，如果动力臂大于阻力臂，则为省力杠杆，反之则为费力杠杆，对于较复杂的杠杆，最好在图上找到支点、动力、阻力，然后画出动力臂和阻力臂进行比较。对于一些不容易判断力臂大小的杠杆，我们可以根据杠杆是省距离还是费距离的角度来判断，如用筷子吃饭时省距离，则筷子为费力杠杆。
①省力杠杆与费力杠杆的应用不同，省力杠杆一般应用在阻力很大的情况下，而费力杠杆一般用在阻力不大的情况下，是为了省距离，使用起来方便。
滑轮
知识点一、定滑轮和动滑轮
1、定滑轮和动滑轮
1）滑轮：滑轮是个周边有槽，能绕轴转动的小轮。
2）使用滑轮时，滑轮的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。
3）滑轮的轴随被吊物体一起运动，这种滑轮叫做动滑轮。
4）滑轮的实质：滑轮是一种变形的杠杆，滑轮可以连续旋转，因此可
以看做连续旋转的杠杆。
2、定滑轮和动滑轮的特点
设计实验与制定计划：分别使用同一物体在不使用滑轮、使用定滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记
