生活中的杠杆
2013-08-09朱兆跃
朱兆跃
同学们,你们欣赏过吴奇隆主演的偶像抗日剧《向着炮火前进》吗?剧中的主人公雷子枫和八路军战士们在团城保卫战中,用土制的抛石机(如图1)把点燃的炸药包从城头抛向远方的日寇炮兵阵地上,成功地摧毁了敌人先进的大炮.那场面让我们热血沸腾.他们为国捐躯的赤子之诚,让人感动,他们的聪慧令我们敬佩.在感动与敬佩之余你们是否想过,他们所使用的抛石机就是利用学过的杠杆原理工作的.其实杠杆的应用在日常生活中无处不在.
餐饮篇
我们每天吃饭用的筷子,可谓是我国的国粹.它既轻巧又灵活,在世界各国的餐具中独树一帜,被西方人誉为“东方的文明”.筷子古称“箸”,我国有史记载的用筷子的历史已有3000多年.筷子其实就是两个费力杠杆的组合(如图2).它的支点是两根筷子的交点或大拇指与筷子接触的那一点,动力就是其他手指施加的力.动力臂就是支点到动力的作用线的距离;阻力就是由于所夹取的物体对筷子施加的力,阻力臂则就是支点到阻力的作用线的距离.(图3)
当池塘边柳树上的知了在为夏天歌唱的时候,我们常用瓶盖起子(如图4)为劳作了一天的爸爸开一瓶啤酒,或给自己开一瓶汽水消暑.你能分析出支点是哪一点,并说出它的动力和阻力来吗?餐饮方面我们常用的杠杆还有食品夹子、核桃夹子等.
衡器篇
天平是测质量的工具,它的横梁实质是等臂杠杆.在春秋战国时期人们已掌握了杠杆原理,战国中期在楚中一带就已经广泛使用天平和砝码称量黄金,在宋朝时期就出现了准确度达到1厘(40mg)的天平,标志着当时天平的制作已具有相当高的技术水准.“天地间有杆秤”,秤是公平公正的象征,一桩桩交易就在秤砣与秤盘的此起彼伏间完成.说的就是我们在生活中最常用的杆秤(如图5).杆秤是秤的一种,是利用杠杆平衡原理来称质量的简易衡器,由木制的带有秤星的秤杆、金属秤锤、提钮等组成.杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种.在中国湖南长沙东郊楚墓出土的公元前700年前的文物中,已有各种精制的砝码、秤杆、秤盘、系秤盘的丝线和提绳等.同学们能用自己灵巧的双手制作一架天平或杆秤吗?
交通、建设篇
在交通、建设方面用到的杠杆更多,人们正是靠这些工具提高了工作效率.例如,撬棒、钢丝钳、剪铁皮的剪刀、铡刀、羊角锤、手推车、铁锹、缝纫机踏脚板(图6)、汽车的刹车装置(图7)、起重机的吊臂(图8)、园艺师傅用来修枝的剪刀、自行车的车把、车把上的闸、定滑轮、动滑轮等.
我们知道杠杆可以分为三类:省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆.你能不能给上面提到的杠杆分一下类?这些杠杆又能分别给我们带来什么好处呢?
休闲、健康篇
“蓬头稚子学垂纶,侧坐莓苔草映身.路人借问遥招手,怕得鱼惊不应人.”钓鱼是一项老少咸宜的有益身心健康的活动,是我们走出户外,走进自然,亲近自然的一种休闲方式.钓鱼竿是一种费力杠杆(图9),鱼竿上与后面的手接触的点是支点,前面那只手施加的力是动力,钓线施加的力是阻力.鱼竿给我们带来省距离的好处.
更为有趣的是在我们人体中也有许许多多的杠杆在起作用.拿起一件东西,锻炼身体时弯一下腰,点一下头或抬一下头,甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用.当我们把脚翘起来的时候(如图10),脚尖是支点,脚跟后面的肌肉施加的力是动力,体重是阻力.肌肉的拉力比体重要小,属于省力杠杆,脚越长越省力.
同学掰手腕时前臂也是杠杆,请思考当两人力气相当时前臂一长一短哪个获胜的可能性大一些呢?
生活中的杠杆还有很多很多,同学们,用你们的慧眼去发现吧!