三、杠杆原理的应用——三种杠杆
请观察下图。人们在撬石头的时候,手在不同的位置用力,省力情况一样吗?哪种情形更省力?为什么?
你能利用$ F_1l_1 = F_2l_2 $分析得出三类杠杆的特点及优缺点吗?
|三种杠杆|特点|优缺点|应用例子(见教科书第1~9页图)|
|省力杠杆| | |手推车、开瓶扳手、羊角锤、剪铁皮的剪刀、撬棒|
|费力杠杆| | |筷子、笤帚、船桨、理发的剪刀、镊子、钓鱼竿|
|等臂杠杆| | |跷跷板、托盘天平|
请观察下图。人们在撬石头的时候,手在不同的位置用力,省力情况一样吗?哪种情形更省力?为什么?
你能利用$ F_1l_1 = F_2l_2 $分析得出三类杠杆的特点及优缺点吗?
|三种杠杆|特点|优缺点|应用例子(见教科书第1~9页图)|
|省力杠杆| | |手推车、开瓶扳手、羊角锤、剪铁皮的剪刀、撬棒|
|费力杠杆| | |筷子、笤帚、船桨、理发的剪刀、镊子、钓鱼竿|
|等臂杠杆| | |跷跷板、托盘天平|
答案：
解析：
撬石头时省力情况不一样。手离支点越远（动力臂越长）越省力；因阻力F₂和阻力臂l₂不变，由F₁l₁=F₂l₂知，动力臂l₁越长，动力F₁越小。
省力杠杆：动力臂大于阻力臂（l₁＞l₂），省力但费距离；
费力杠杆：动力臂小于阻力臂（l₁＜l₂），费力但省距离；
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂（l₁=l₂），不省力不费力，不省距离不费距离。
省力杠杆：动力臂大于阻力臂（l₁＞l₂），省力但费距离；
费力杠杆：动力臂小于阻力臂（l₁＜l₂），费力但省距离；
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂（l₁=l₂），不省力不费力，不省距离不费距离。
1. 下表是小明在“探究杠杆的平衡条件”时记录的部分测量结果,请在空格中填入适当的值。(每个钩码的质量为$ 50g $,$ g 取 10N/kg $)
|实验序号|动力$ F_1/N $|动力臂$ l_1/cm $|阻力$ F_2/N $|阻力臂$ l_2/cm $|
|①|0.5|8|1| |
|②| |6|1.5|8|
|实验序号|动力$ F_1/N $|动力臂$ l_1/cm $|阻力$ F_2/N $|阻力臂$ l_2/cm $|
|①|0.5|8|1| |
|②| |6|1.5|8|
答案：4 2
2. 如果杠杆的动力臂是阻力臂的5倍,当杠杆平衡时,动力是阻力的
1/5
倍。答案：1/5
解析：
根据杠杆平衡条件：$F_{动}l_{动}=F_{阻}l_{阻}$。已知$l_{动}=5l_{阻}$，代入得$F_{动}×5l_{阻}=F_{阻}l_{阻}$，两边同时除以$l_{阻}$，则$5F_{动}=F_{阻}$，所以$F_{动}=\frac{1}{5}F_{阻}$。
$\frac{1}{5}$
$\frac{1}{5}$
3. 如图所示是生活中一些常见的杠杆,其中属于省力杠杆的是
甲
,属于费力杠杆的是乙、丙、丁
。(填相应的序号)答案：甲 乙、丙、丁