省力杠桿和費力杠桿

在物理學中，將一根在力的作用下繞一固定點轉動的硬棒稱做杠桿.為了了解杠桿的應用，我們先來了解幾個與杠桿有關的概念.以圖1甲中鋼絲鉗為例，其中A為剪鋼絲處，B為手的用力點，O為轉動軸（支點），圖乙為單側鉗柄及相連部分示意圖，圖丙中畫出剪鋼絲時的動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2.其中：　　支點：杠桿繞著轉動的點，即圖中的O點.　　動力：使杠桿轉動的力，即圖中的F1.　　阻力：阻礙杠桿轉動的力，即圖中的F2.　　動力臂：從支點到動力作用線的距離，即圖中的l1.　　阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，即圖中的l2.　　了解了杠桿的五要素以后，可從以下幾個方面認識省力杠桿和費力杠桿.　　一、判斷省力杠桿和費力杠桿的常用方法　　1.根據(jù)杠桿的平衡條件：即F1l1＝F2l2　　（1）省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿叫省力杠桿，省力杠桿能夠省力，即：當l1＞l2時，F(xiàn)1＜F2為省力杠桿.　�。�2）費力杠桿：阻力臂大http://m.msguai.com于動力臂的杠桿叫費力杠桿，費力杠桿費力，即：當l1＜l2時，F(xiàn)1＞F2為費力杠桿.　�。�3）等臂杠桿：動力臂等于阻力臂的杠桿叫等臂杠桿，等臂杠桿既不省力，也不費力；即：當l1=l2時，F(xiàn)1=F2為等臂杠桿.　　2.根據(jù)機械功原理：即使用任何機械都不省功.　�。�1）省力杠桿費距離.　�。�2）費力杠桿省距離.　�。�3）等臂杠桿既不省距離也不費距離.　　二、日常生活中的省力杠桿和費力杠桿　　人們在生活、工作中經常使用各種杠桿，這些杠桿，有的復雜，有的簡單.現(xiàn)把生活中常遇到的杠桿歸類如下：　　省力杠桿：撬杠、羊角錘、開瓶起子、鋼絲鉗、手推車、扳手、動滑輪、核桃夾等.　　費力杠桿：筷子、鐵锨、理發(fā)剪刀、釣魚竿、笤帚、鑷子等.　　等臂杠桿：托盤天平、定滑輪等.　　說明　有些剪刀要看具體的用途才能準確地確定省力還是費力，如圖2中的剪刀：如果想要剪開較硬的物體，使用哪種最合適？答案很明顯選D.因為Ｄ中的剪刀阻力臂最短，動力臂長，所以最省力.　　三、例題解析　　近幾年各地的中考中，杠桿也是主要的考查內容之一.考試形式主要有選擇題、填空題、作圖題、計算題和實驗探究題等多種題型.考查的知識點包括杠桿的五要素、杠桿是省力的還是費力的、探究杠桿平衡條件的實驗及應用等.在這里，針對有關杠桿的考點，進行歸類分析如下：　　題型一：會畫出杠桿的力臂　　例1　如圖3所示為釣魚竿釣魚的示意圖，O為支點，F(xiàn)1表示手對釣魚竿的作用力，請完成下列問題：　�。�1）在圖中畫出魚線對釣魚竿拉力F2的力臂l2；　�。�2）釣魚竿屬于　　　杠桿（選填“省力”“費力”或“等臂”）.　　答案�。�1）如圖4　（2）費力　　點撥�、佼嬃Ρ蹠r必須注意力臂是“支點到力的作用線的距離”，而不是“支點到力的作用點的距離”.力的作用線是通過力的作用點并沿力的方向所畫的直線.②判斷省力還是費力，主要根據(jù)力臂的長短，本題中很明顯阻力臂大于動力臂，因此是費力杠桿.　　題型二：會找出作用在杠桿上的最小力　　例2　如圖5是用羊角錘撬起釘子的示意圖.為了撬起釘子，分別用四個力作用在錘柄的末端，其中最小的力是（�。�.　　A.F1　　B.F２　　C.F２　　D.F４　　點撥　這種題型仍然是找力臂，關鍵是找到最長的力臂.根據(jù)數(shù)學直角三角形知識，斜邊比直角邊長.F２對應的力臂最長.所以本題答案是B.　　題型三：判斷是省力杠桿還是費力杠桿　　例3　以下是日常生活及實驗中常用的一些器械，其中屬于省力杠桿的是（�。�.　　點撥　根據(jù)杠桿平衡條件，我們把杠桿分為三類：省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿.如果動力臂比阻力臂長，就是省力杠桿；如果動力臂比阻力臂短，就是費力杠桿；如果動力臂和阻力臂相等，就是等臂杠桿.題中例子的實質都是考查杠桿的分類.A是等臂杠桿，C、D是費力杠桿.答案是B.

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