劉爽
摘 要:偉大的科學家阿基米德曾說過:“給我一個支點,我將撬動整個地球”。這樣的豪言壯語的依據(jù)是杠桿的應(yīng)用。杠桿在初中物理教學中有著承上啟下的作用,也是生活中最常見的簡單機械。但學生對杠桿概念的理解有些局限,他們會認為支點的選擇是唯一的,所以在解決支點變換問題時,不能靈活選擇支點。本文就這一問題進行簡單的分析。
關(guān)鍵詞:杠桿;重力;平衡
例:師生二人用扁擔合抬一筐重力為600N的砂石,教師把筐繩拉到靠近距他肩的占扁擔全長的1/3處,問師生二人各用多少力?
靈活選擇杠桿的支點一;
支點選擇在教師的肩上,如圖一所
示:筐重力G的力臂為OA′,學生用力
F學生的力臂為OB′。設(shè)扁擔全長為L,則
OA=L/3。由杠桿的平衡條件可得;G×OA′
′=F學生×OB′。
∵ △OAA′∽△OBB′
∴ 600N×L/3=F學生×L
∴F學生=200N
則F教師=400N
靈活選擇杠桿的支點二;
支點選擇在學生的肩上,如圖二所
示:筐重力G的力臂為OA′, 教師用力
F教師的力臂為OB′。設(shè)扁擔全長為L, 則
OA=2L/3。由杠桿的平衡條件可得;G×OA′
′=F教師×OB′。
∵ △OAA′∽△OBB′
∴ 600N×2L/3=F教師×L
∴F教師=400N
則F學生=200N
靈活選擇杠桿的支點三;
支點選擇在扁擔上系繩處,,如圖三所
示:扁擔除受筐重力G外,還受學生和
教師所用的力F學生和F教師,F(xiàn)學生和F教師的
力臂分別為OB′和OA′, 由杠桿的平衡
條件可得;F教師×OA′=F學生×OB′
∵ F教師=G-F學生
∴ ﹙G-F學生﹚×OA′= F學生×OB′
∵ △OAA′∽△OBB′
∴ ﹙600N-F學生﹚×L/3= F學生×2L/3
∴ F學生=200N
則F教師=400N
參考文獻:
【1】佚名. 一種測力杠桿的支點結(jié)構(gòu):, CN 203688113 U[P]. 2014.
【2】于志洪. 巧用杠桿平衡原理妙求幾何比值問題[J]. 安順學院學報, 2001, 3(1):77-79.
【3】徐漢年. 杠桿學習中的幾個問題[J]. 考試(中考版), 2011(8):27-27.