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    【杠杆省力有诀窍】 省力杠杆

    时间:2019-02-07 03:21:04 来源:柠檬阅读网 本文已影响 柠檬阅读网手机站

      在学习杠杆原理时,阿基米德有一句豪言壮语――“给我一根杠杆和一个支点,我就能撬动地球”。我们知道地球的质量为6×1024 kg,并且假设支点距地球1 m,阿基米德给杠杆的最大压力为600 N,则阿基米德需要一根约为1023 m的轻质杠杆。即使他以100 km/h的速度(相当于小汽车在高速公路上的速度)匀速下压杠杆,要将地球撬起1 cm,也需要1012年(1年约为104 h),可见这一豪言壮语是不可能实现的。
      
      一、诀窍有玄机
      阿基米德这句名言虽然不可能实现,却给人们留下了一个深刻的印象――使用杠杆可以省力,这也是人们使用杠杆的一个重要原因。根据杠杆平衡条件,在阻力及阻力臂确定的情况下,要想省力,必须增大动力臂。中考物理试题中也经常出现类似的题目。那么,怎样才能增大动力臂呢?我们根据动力臂的概念“支点到动力作用线的距离”不难得出,要想增大动力臂,首先应当使动力作用点离支点最远;其次,以支点到动力作用点的连线为动力臂,动力臂就最大。如图1所示杠杆,在施加三个不同方向的力时,F2、F3两个力的力臂都和F1的力臂形成一个直角三角形,F1的力臂总是斜边。因此,以支点到动力作用点的连线为动力臂,动力臂就最大。
      
      二、诀窍试金石
      例1(2007・烟台)瓶盖起子如图(a)(b)两种用法,A、B是开盖时起子和瓶盖接触的两点。在瓶盖和瓶口的接触点中,D和E分别是离手最远和最近的两点。开盖时手对起子施加的力F作用在G点,瓶口对瓶盖的阻力可以认为作用于瓶盖的中心C点(图中没有标出)。如果瓶盖在打开的过程中没有发生明显的弯折,则()
      
      A. (a)图支点是A,(b)图支点是B,(b)种用法省力
      B. (a)图支点是A,(b)图支点是B,(a)种用法省力
      C. (a)(b)两图支点都是B,(b)种用法省力
      D. (a)(b)两图支点都是A,(a)种用法省力
      解析:以A、B两点中任何一点为支点对阻力及阻力臂都没有影响。当以A点为支点时,支点与动力作用点的距离最大,以此为力臂所需动力最小,因此正确答案为B。
      例2(2007・兰州)在图3中,画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)。
      解析:如图4所示,此类试题首先要确定动力的作用点,使其离支点最远,即杠杆的最右端。然后作支点到力的作用点的连线,以此连线为力臂画力(注意力与力臂垂直),所需要的力最小。
      
      例3(2006・南昌)如图5所示,唐师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶。请你在图中画出这个力的示意图。
      
      解析:如图6所示,将油桶抽象为杠杆,其支点在台阶的拐角处,而离支点最远的动力作用点在通过支点的直径上。

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