进阶篇 · 第12-13课

杠杆 · 滑轮

简单机械的智慧——用小力撬动大物

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⚖️一、杠杆原理

什么是杠杆？

在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。这个固定点叫做支点。

杠杆的五要素

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支点 O

杠杆绕着转动的固定点

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动力 F₁

使杠杆转动的力

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阻力 F₂

阻碍杠杆转动的力

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力臂 L

从支点到力作用线的垂直距离

F₁ × L₁ = F₂ × L₂
杠杆平衡条件：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂

杠杆的分类

🔺

省力杠杆

L₁ > L₂，F₁ < F₂，省力但费距离
例：开瓶器、撬棒、羊角锤

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费力杠杆

L₁ < L₂，F₁ > F₂，费力但省距离
例：镊子、钓鱼竿、人的前臂

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等臂杠杆

L₁ = L₂，F₁ = F₂，不省力也不费力
例：天平

⚖️ 杠杆平衡实验

调整力和力臂，让杠杆保持平衡

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📦
左侧 F₁ =10 N
左侧 L₁ =3 m
右侧 F₂ =15 N
右侧 L₂ =2 m
F₁×L₁ = 30 = F₂×L₂ = 30 ✅ 平衡

🔩二、滑轮

定滑轮

轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。实质是一个等臂杠杆。

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特点

不省力，但可以改变力的方向

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公式

F = G，s = h

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应用

旗杆顶端的滑轮、窗帘滑轮

动滑轮

轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。实质是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆。

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特点

省一半力，但不能改变力的方向

📊

公式

F = G/2，s = 2h

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应用

工地上的动滑轮组

滑轮组

定滑轮和动滑轮组合在一起叫做滑轮组，既能省力又能改变力的方向。

F = G / n
n：承担重物的绳子段数 | s = n × h

🔩 滑轮类型选择

点击不同类型的滑轮，了解它们的特点

🔒
定滑轮
改变力的方向
⬆️
动滑轮
省一半力
🔩
滑轮组
既省力又改方向
请选择一种滑轮类型查看详情

🎮三、互动演示

🏗️ 滑轮组省力计算器

设置物重和绳子段数，计算所需拉力

物重 G =100 N
绳子段数 n =2 段
F = 100 ÷ 2 = 50 N
拉力 = 物重 ÷ 绳子段数（忽略摩擦和滑轮重）

📝四、练习挑战

🎯 检验你的学习成果

01杠杆平衡条件是（ ）
AF₁ + F₂ = 0
BF₁ × L₁ = F₂ × L₂
CF₁ / F₂ = L₁ / L₂
DF₁ = F₂
02下列工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A镊子
B钓鱼竿
C开瓶器
D人的前臂
03使用定滑轮提起重物，下列正确的是（ ）
A可以省力
B可以改变力的方向
C可以省功
D拉力小于物重
04用滑轮组提升重物，绳子段数 n=3，物重G=300N，不计摩擦和滑轮重，拉力F为（ ）
A300 N
B100 N
C150 N
D900 N
05下列关于杠杆的说法正确的是（ ）
A杠杆必须是直的
B动力臂一定大于阻力臂
C任何杠杆都可以找到支点和力臂
D杠杆平衡时，动力一定等于阻力
0/5
答对题数

📌 本节知识小结