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以下是一位一线物理教师精心整理的电子书，在此认真地分享。 在此温馨提醒一下：教材是需要精读的学习资料，精读是一种好习惯，读懂是高境界。 然后，欢迎您关注“化老师教物理”这个公众号。 第1节 杠杆 人类很早以前就使用杠杆了。壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦 川。司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。上图就是我们的祖先在建造宫殿时就利用木棒搬动巨大木料的情景。你能讲出其中的道理吗? 杠杆 当你用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用天平称量时，你就在使用杠杆了。 杠杆是最简单的机械之一。 如图12.1-1，一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆(lever)。 图12.1-1 杠杆 在了解杠杆的作用之前，我们先熟悉几个名词。 支点：杠杆可以绕其转动的点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：从支点O 到动力F1 作用线的距离l1 阻力臂：从支点O 到阻力F2 作用线的距离l2 当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。 杠杆的平衡条件 在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆在满足什么条件时才会平衡? 实验 探究杠杆的平衡条件 如图12.1-2，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。 1. 给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码所受的重力。 2. 设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2 ；测出杠杆平衡时的动力臂l1 和阻力臂l2 ；把F1 、F2 、l1 、l2 的数值填入表格中。 改变动力F1 和动力臂l1 的大小，相应调节阻力F2 和阻力臂l2 ，再做几次实验。 图12.1-2 探究杠杆的平衡条件 分析表中的数据，找出它们之间的关系。 实验结果表明，杠杆的平衡条件是 动力x动力臂=阻力x阻力臂 或写为 F 1F2 = l 1 l 2 这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。 例题 据《杭州日报》 报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位 物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(图12.1-3甲)。测量时利用了一根长度为12m的槽钢作为杠杆。如图12.1-3乙，吊钩固定于槽钢的中点O 。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1 为200N。测得l1 为6m，l2 为4cm。若不计铁笼的质 量，请估算大象的质量。g取10 N/kg。 图12.1-3 现代版曹冲称象 解 人通过弹簧测力计对杠杆的拉 力为动力F1 = 200N，动力臂l1 =9 m；不计槽钢和铁笼的质量，则大象对杠杆的拉力为阻力F2 ，它等于大象所受的重力G，阻力臂l2 =6 cm =0.06 m。 根据杠杆的平衡条件 F 1F2 = l 1 l 2 ，有 大象的质量 大象的质量为3t。 生活中的杠杆 我们身边有很多杠杆。例如，小朋友玩的跷跷板，拔钉子用的羊角锤，划船用的船桨……仔细观察这些杠杆，看看它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系。 等臂杠杆 天平的动力臂与阻力臂相等，是一种等臂杠杆。 省力杠杆 利用图12.1-1中的撬棒，只要用很小的力，就能撬动很重的石头。这类杠杆是省力杠杆，它的动力臂比阻力臂长。这类杠杆虽然省力，但是动力作用点移动的距离却比阻力作用点移动的距离大，省了力，却费距离。 费力杠杆 注意观察图 12.1-4中赛艇的船桨，它也是一种杠杆。人坐在船上观察，划船时船桨的轴是不动的，所以，轴的位置是支点。手加在桨上的动力比水对桨的阻力大，但是手只要移动较小的距离，就能使桨在水中移动较大的距离。这类杠杆的特点是，杠杆的动力臂比阻力臂短，动力比阻力大，所以把它叫做费力杠杆。这类杠杆动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小，虽然费力，却省了距离。 动手动脑学物理 1. 各式各样的剪刀都是一对对的杠杆。在图12.1-5中，哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆？要剪断铁片，应该使用哪种剪刀？剪纸时应该使用哪种剪刀？修剪树枝时应使用哪种剪刀？为什么？ 图12.1-5 答案： 左边和右边两把剪刀是省力的，中间的一把剪刀是费力的。 剪断铁片应该使用左边的剪刀，因为它的动力臂远大于阻力臂，最省力,同时它制作结实，使用较大力时不致损坏。 剪纸时应使用中间的剪刀，因为它的动力臂小于阻力臂，费力但省距离。 修剪树枝时应使用右边的剪刀,因为它的动力臂大于阻力臂，省力。 2. 在图12.1-6中分别画出钳子、自行车手闸这两个杠杆(图中深色部分)工作时的支点、动力和动力臂、阻力和阻力臂。 图12.1-6 答案：
3. 图12.1-7为指甲剪的示意图，它有几个杠杆？分别是省力杠杆，还是费力杠杆?
图12.1-7 答案：指甲剪上有三个杠杆；手把部分是一个省力杠杆，刀口部分是两个费力杠杆。 4. 搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G= 1 000 N，独轮车的有关尺寸如图12.1-8所示。推车时，人手向上的力F应为多大?
图12.1-8 解 由图可知，独轮车的车辆轮轴处是支点，其中重力G是阻力，支点到重力作用线的距离是阻力臂，故l 2 =0.3m ；力F 是动力，支点到力F 作用线的距离是动力臂，故l 1 = 1m ; 根据杠杆的平衡条件得: FXl 1 = Gxl 2 则
即人手向上的力应为300N。
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