2頁(yè)7頁(yè)“做中學(xué)”物理案例——杠桿一、杠桿什么是杠桿杠桿：在力的作用下可以繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒〔初中教材定義。而只要是可以繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的物體都可以看成是杠桿。杠桿的五要素支點(diǎn)〔O〕：杠桿圍著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)。動(dòng)力F：作用在杠桿上使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。AOAOL1OBL’1L=OB1而L≠OA1阻力〔F2

：作用在杠桿上阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。動(dòng)力臂〔L1阻力臂〔L2

：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。：支點(diǎn)到阻力作用線的距離。說(shuō)明：點(diǎn)不簡(jiǎn)潔找到。無(wú)論杠桿的支點(diǎn)是否簡(jiǎn)潔找到，其實(shí)在分析杠桿平衡的時(shí)候，支點(diǎn)都可以任意確定?！踩缏N翹板、天公平M示，一般取使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力距為正，逆時(shí)針為負(fù)。力臂并不肯定就在杠桿上。如右圖動(dòng)力和阻力一個(gè)使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)要阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。圖示杠桿不能平衡?？梢杂袃蓚€(gè)以上的力作用在杠桿上，使杠桿平衡。動(dòng)力和阻力肯定要作用在杠桿上的力，就是受力物體必需是杠桿。不要將杠桿對(duì)其它物體的作用認(rèn)為是動(dòng)力或阻力。N要留意區(qū)分，對(duì)于小學(xué)生不能區(qū)分也要留意回避。重力與質(zhì)量的關(guān)系G＝mg〔G是重力，m是質(zhì)量，g9.8N/kg；在高9.8m/s2。二、杠桿平衡條件什么是杠桿的平衡杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)爭(zhēng)論杠桿平衡條件的試驗(yàn)11 22試驗(yàn)序號(hào)動(dòng)力F(牛)1動(dòng)力臂L(米)1動(dòng)力×動(dòng)力臂〔牛.米〕阻力F(牛)2阻力臂L11 22試驗(yàn)序號(hào)動(dòng)力F(牛)1動(dòng)力臂L(米)1動(dòng)力×動(dòng)力臂〔牛.米〕阻力F(牛)2阻力臂L(米)2阻力×阻米〕1234說(shuō)明：試驗(yàn)前先要調(diào)整杠桿兩端平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，目的是為了是杠桿的重心落在支點(diǎn)上，從而消退杠桿自身重力對(duì)杠桿平衡的影響。試驗(yàn)時(shí)杠桿肯定要在水平位置平衡，測(cè)力計(jì)肯定要垂直于杠桿拉。目的是為了在帶刻度的杠桿上直接讀出力臂的大小〔詳見(jiàn)多媒體〕杠桿平衡條件動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂說(shuō)明：F1FF32前面提到過(guò)力距MF1FF320〕所以如下圖兩個(gè)以上的力使杠桿平衡就可以寫成：F×L=F×L＋F×L。1 1 2 2 3 3三、杠桿的應(yīng)用1 2F<1 2F<F1 21 2F>F1 21 2F=F1 2杠桿分類概念圖示實(shí)例特點(diǎn)省力杠桿動(dòng)力臂大于省了力，但阻力臂的杠瓶起子、鐵費(fèi)了距離桿L>L皮剪刀費(fèi)力杠桿動(dòng)力臂小于鑷子、理發(fā)費(fèi)了力，但阻力臂的杠剪刀、釣魚(yú)省了距離桿L<L桿等臂杠桿動(dòng)力臂等于天平不省力也不阻力臂的杠費(fèi)力桿L=LF1F說(shuō)明：羊角榔頭拔釘子的例子?？尚行?。就算其它條件全部成立，例如阿基米德曾經(jīng)講過(guò)可行性。就算其它條件全部成立，包括支點(diǎn)也找到，杠桿也建成，阿 圖5基米德也走到了杠桿的另一頭。但是地球的質(zhì)量=5.9742×102460千克左右?？梢杂?jì)算出假設(shè)要將地球撬動(dòng)一毫米，阿基米德要拉著杠桿的另一端下落1×1020米，也就是他即便以光速下落，也105594個(gè)月左右。四、中國(guó)古代的科技成就舂米機(jī)《天工開(kāi)物》舂米機(jī)的構(gòu)成實(shí)際上有兩組杠桿。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的墨家曾經(jīng)總結(jié)過(guò)這方面的規(guī)律這兩條對(duì)杠桿的平衡說(shuō)得很全面米德的爭(zhēng)論早幾百年。五、變形的杠桿定滑輪定滑輪工作示意圖動(dòng)滑輪工作示意圖定滑輪工作示意圖動(dòng)滑輪工作示意圖輪軸工作示意圖動(dòng)滑輪動(dòng)力臂是直徑，阻力臂是半徑。相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿，它可以省一半力，但是不能轉(zhuǎn)變力的方向。輪軸動(dòng)力臂是輪半徑，阻力臂是軸半徑。有省力的也有費(fèi)力的。說(shuō)明：和一般的杠桿一樣，動(dòng)滑輪省力但是要費(fèi)距離。同樣省力輪軸費(fèi)距離，費(fèi)力輪軸省距離。物理學(xué)中，把做用在物體上的力與物體在力的方向上通過(guò)距離的乘積稱為機(jī)械功，簡(jiǎn)稱為功