杠杆的分类及应用

2016-08-27李大勇

中学生数理化·八年级物理人教版 2016年6期

李大勇

在人类的发展历程中。无数能工巧匠发明了很多精巧的工具。极大地方便了人们的出行生活，提高了生产效率，杠杆就是其中的一种。

杠杆在我们日常生活中的应用有很多，但归纳起来，可以分成三类，分别是省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。这三种杠杆的使用目的分别是省力、省距离、改变用力方向。省力杠杆的应用

所谓省力杠杆，顾名思义，就是动力此阻力小的杠杆。由杠杆的平衡条件可知，杠杆的动力臂是阻力臂的几倍。动力就是阻力的几分之一。

如图1所示。切纸刀的动力臂为l₁，阻力臂为l₂，很明显l₁大于l₂，所以切纸刀就是一个典型的省力杠杆。正是因为这个原因。我们可以利用切纸刀很轻松地将较厚的纸裁好。生活中的撬棍、扳手、钳子、拔钉器、开瓶器等的动力臂都比阻力臂大。使用起来会省力，都属于省力杠杆。

例1 如图2所示。门前有一块很大的石头。大刘想用撬棒把石头移除。他所用的撬棒是____杠杆。

分析：大刘用撬棒撬起大石头的方法有两种：一种是在撬棒下端垫一个小石块。以小石块对撬棒的作用点为支点，如图3，在撬棒的左端向下用力。撬棒的右端就会将石头撬起。另一种是以撬棒与地面的接触点为支点。在撬棒的左端向上用力。撬棒的右端也能将大石头撬起。如图4。无论是用哪种方法。大刘都只需用较小的力就可以将大石头撬起。这是因为大刘在使用撬棒时动力臂l₁大于阻力臂l₂，所以动力小于阻力，故他所使用的撬棒是省力杠杆。

答案：省力

费力杠杆的应用

根据杠杆平衡条件可知。当杠杆的动力臂小于阻力臂（l₁2）时，其动力一定大于阻力（F₁>F₂），这种杠杆叫作费力杠杆。

费力杠杆在生活中应用颇多。例如镊子、钓鱼竿、理发用的剪刀、筷子、划船的船桨等。费力杠杆使用起来虽然费力。但是却能节省动力移动的距离。即动力作用点移动很小的距离。就能使阻力作用点移动较大的距离。从而达到预期的目的。

例2 如图5所示。小刚用钓鱼竿钓起重为15N的鱼，钓鱼竿是____杠杆。

分析：如图5所示。对于钓鱼竿这个杠杆来说，支点是O点，动力臂是OA，阻力臂是OB，很明显，动力臂OA小于阻力臂OB，所以动力F₁大于阻力F₂，是费力杠杆。

答案：费力

等臂杠杆的应用

根据杠杆平衡条件可知，当杠杆的动力臂等于阻力臂（l₁=l₂）时，其动力等于阻力（F₁=F₂），这种杠杆叫作等臂杠杆。这种杠杆的特点是既不省力，也不费力；既不省距离。也不费距离。那么，人们为什么要用这种杠杆呢？

等臂杠杆的优点主要是可以改变用力方向。生活中孩子们爱玩的跷跷板、应用广泛的定滑轮、实验室内的天平等。都是典型的等臂杠杆。

例3 如图6所示。托盘天平是实验室常用的测量质量的工具。它是依据杠杆原理制成的____杠杆，在杠杆的两端各有一小盘。左端放要称量的物体，右端放置砝码，杠杆中央装有指针，天平两端平衡时，两端物体的质量相等。

分析：图7是天平的受力示意图。从图中可以看出。以支点O为中心。左盘的力臂是l₁，右盘的力臂是l₂，很明显，l₁等于l₂，所以天平两端平衡时，两端物体的质量相等，天平是等臂杠杆。