内容正文:
第五单元 简单机械
17 撬杠的学问
上一节,我们认识了简单机械,杠杆、轮轴、滑轮、斜面都是简单机械,使用简单机械可以省力或提高工作效率。在生活中,想要移动一块大石头,只要我们借助撬杠,就能轻松地撬起巨石。
那么,使用撬杠为什么能撬起重物?它有什么作用呢?
探究杠杆的秘密
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像撬杠这样,在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。
在杠杆上起支撑作用的固定点叫做支点;使杠杆转动的用力点叫做动力点;阻碍杠杆转动的施力点叫做阻力点。从支点到动力作用线的垂直距离叫“动力臂”,从支点到阻力作用线的垂直距离叫“阻力臂”。
动力臂
阻力臂
我们知道使用撬杠可以轻松地撬动巨石,也就是说使用撬杠可以省力,但是杠杆一定会省力吗?怎样才能省力呢?
实验探究
实验方法:
(1)在杠杆尺左侧,确定一个阻力点,挂一定数量的钩码,观察杠杆尺的变化。
(2)在杠杆尺右侧,确定一个动力点,试一试需要挂几个钩码才能使杠杆尺保持平衡。
(3)改变动力点的位置,重复第二步,把实验数据记录下来。
提示:实验前要调整杠杆尺,使其保持平衡
实验过程中,阻力点不变,改变动力点到支点的距离,分别大于、等于、小于阻力点到支点的距离,每种情况至少做两次。
讨论:根据实验数据,讨论以下几个问题:
①在什么情况下,杠杆省力?
②在什么情况下,杠杆费力?
③在什么情况下,杠杆既不省力也不费力?
根据杠杆平衡条件,要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为
F1×L1=F2×L2
式中,F表示动力,L1表示动力臂,W表示阻力,L2表示阻力臂。
省力的杠杆,即动力臂大于阻力臂
费力的杠杆,即动力臂小于阻力臂
不省力也不费力的杠杆,即动力臂等于阻力臂
通过分析、我们可以得出什么结论呢?
杠杆可以改变力的传递方向和大小,控制物体的运动状态。根据是否省力,杠杆可分为三种类型:省力杠杆、费力杠杆和既不省力也不费力的杠杆。
想一想,撬杠为什么能撬起重物?
撬杠正是利用了杠杆原理,把撬杠插入重物下面,在靠近重物处垫一个支点,这样动力臂大于阻力臂,就能轻松地把重物撬起,撬杠越长,越省力。
那么,你知道生活中都有哪些地方用到了杠杆吗?
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寻找生活中杠杆的应用
生活中,我们经常会遇到一些需要解决的问题或需要完成的任务,比如:修剪指甲、夹取蛋糕、夹开核桃、称量食盐等