杠桿的分類及應(yīng)用

李大勇

在人類的發(fā)展歷程中。無數(shù)能工巧匠發(fā)明了很多精巧的工具。極大地方便了人們的出行生活，提高了生產(chǎn)效率，杠桿就是其中的一種。

杠桿在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用有很多，但歸納起來，可以分成三類，分別是省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿。這三種杠桿的使用目的分別是省力、省距離、改變用力方向。省力杠桿的應(yīng)用

所謂省力杠桿，顧名思義，就是動(dòng)力此阻力小的杠桿。由杠桿的平衡條件可知，杠桿的動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍。動(dòng)力就是阻力的幾分之一。

如圖1所示。切紙刀的動(dòng)力臂為l₁，阻力臂為l₂，很明顯l₁大于l₂，所以切紙刀就是一個(gè)典型的省力杠桿。正是因?yàn)檫@個(gè)原因。我們可以利用切紙刀很輕松地將較厚的紙裁好。生活中的撬棍、扳手、鉗子、拔釘器、開瓶器等的動(dòng)力臂都比阻力臂大。使用起來會(huì)省力，都屬于省力杠桿。

例1 如圖2所示。門前有一塊很大的石頭。大劉想用撬棒把石頭移除。他所用的撬棒是____杠桿。

分析：大劉用撬棒撬起大石頭的方法有兩種：一種是在撬棒下端墊一個(gè)小石塊。以小石塊對(duì)撬棒的作用點(diǎn)為支點(diǎn)，如圖3，在撬棒的左端向下用力。撬棒的右端就會(huì)將石頭撬起。另一種是以撬棒與地面的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)。在撬棒的左端向上用力。撬棒的右端也能將大石頭撬起。如圖4。無論是用哪種方法。大劉都只需用較小的力就可以將大石頭撬起。這是因?yàn)榇髣⒃谑褂们税魰r(shí)動(dòng)力臂l₁大于阻力臂l₂，所以動(dòng)力小于阻力，故他所使用的撬棒是省力杠桿。

答案：省力

費(fèi)力杠桿的應(yīng)用

根據(jù)杠桿平衡條件可知。當(dāng)杠桿的動(dòng)力臂小于阻力臂（l₁2）時(shí)，其動(dòng)力一定大于阻力（F₁>F₂），這種杠桿叫作費(fèi)力杠桿。

費(fèi)力杠桿在生活中應(yīng)用頗多。例如鑷子、釣魚竿、理發(fā)用的剪刀、筷子、劃船的船槳等。費(fèi)力杠桿使用起來雖然費(fèi)力。但是卻能節(jié)省動(dòng)力移動(dòng)的距離。即動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)很小的距離。就能使阻力作用點(diǎn)移動(dòng)較大的距離。從而達(dá)到預(yù)期的目的。

例2 如圖5所示。小剛用釣魚竿釣起重為15N的魚，釣魚竿是____杠桿。

分析：如圖5所示。對(duì)于釣魚竿這個(gè)杠桿來說，支點(diǎn)是O點(diǎn)，動(dòng)力臂是OA，阻力臂是OB，很明顯，動(dòng)力臂OA小于阻力臂OB，所以動(dòng)力F₁大于阻力F₂，是費(fèi)力杠桿。

答案：費(fèi)力

等臂杠桿的應(yīng)用

根據(jù)杠桿平衡條件可知，當(dāng)杠桿的動(dòng)力臂等于阻力臂（l₁=l₂）時(shí)，其動(dòng)力等于阻力（F₁=F₂），這種杠桿叫作等臂杠桿。這種杠桿的特點(diǎn)是既不省力，也不費(fèi)力；既不省距離。也不費(fèi)距離。那么，人們?yōu)槭裁匆眠@種杠桿呢？

等臂杠桿的優(yōu)點(diǎn)主要是可以改變用力方向。生活中孩子們愛玩的蹺蹺板、應(yīng)用廣泛的定滑輪、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天平等。都是典型的等臂杠桿。

例3 如圖6所示。托盤天平是實(shí)驗(yàn)室常用的測(cè)量質(zhì)量的工具。它是依據(jù)杠桿原理制成的____杠桿，在杠桿的兩端各有一小盤。左端放要稱量的物體，右端放置砝碼，杠桿中央裝有指針，天平兩端平衡時(shí)，兩端物體的質(zhì)量相等。

分析：圖7是天平的受力示意圖。從圖中可以看出。以支點(diǎn)O為中心。左盤的力臂是l₁，右盤的力臂是l₂，很明顯，l₁等于l₂，所以天平兩端平衡時(shí)，兩端物體的質(zhì)量相等，天平是等臂杠桿。

答案：等臂

學(xué)即用。練一練：

1.如圖8所示。當(dāng)高速公路收費(fèi)站的欄桿升起時(shí)，它相當(dāng)于（ ）。

A.省力杠桿 B.費(fèi)力打桿

C.等臂杠桿 D.無法確定

2.圖9所示工具中，使用時(shí)不能省力但能省距離的是（ ）。

參考答案：1.B 2.D

責(zé)任編輯 程哲