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一个起子引发的杠杆问题

 昵称77522271 2021-10-29

        开瓶器(俗称“起子”)是家庭中常用的生活工具。本文带领大家一起研究开瓶器在使用中涉及到的杠杆问题。      

上图中的开瓶器是最常见的一种,它有两种开瓶盖的使用方法:


我们先把上图简化如下:


现在我们将开瓶器看作杠杆,请确定两种使用方法的A、B、C三点哪个点是杠杆的支点O?

提示:确定支点时要思考杠杆是如何工作的,以及支点定义:杠杆绕着转动的点。

如果还不能确定的话,就看看下面开瓶盖的过程:

第一种方法


第二种方法


认真看一下开瓶器在绕着哪个点转动。

这回清楚了吧:第一种方法C是支点;第二种方法B是支点。另外两个点分别是动力作用点和阻力作用点。


接下来准备纸、笔和刻度尺,把上图画在纸上后,再画出动力F1和阻力F2。

提示:开瓶器是个省力杠杆,注意动力和阻力线段的长度区别。还要特别注意阻力F2的方向,这是非常容易画错的,不过只要牢记阻力定义(阻碍杠杆转动的力)应该就不会错了。

正确画法如下:


继续画出动力臂L1和阻力臂L2。

注意画图的规则性,提示:力臂是支点到力的作用线的距离。


最后一个问题:虽然开瓶器是个省力杠杆,但这两种使用方法的省力情况一样吗?哪种方法更省力?

提示:仔细观察两种方法中动力臂和阻力臂长度特点。

认真思考…………………………

结论:第一种方法更省力,因为第一种方法的动力臂比阻力臂更长。

最后,我们根据这两个图的特点还能得到动力与阻力方向的规律:如果动力作用点和阻力作用点分别位于支点的两侧,则动力的方向和阻力的方向大致相同(如第二种方法)如果动力作用点和阻力作用点位于支点的同一侧,则动力的方向和阻力的方向大致相反(如第一种方法)

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