生活中常见的杠杆:
(1)省力杠杆:钉锤、手推车、剪树枝的剪刀等(如图)。
(2)费力杠杆:人的前臂、钓鱼竿、裁缝用的剪刀等 (如图)。
(3)等臂杠杆:天平
自行车中的杠杆:
自行车(如图)由许多的简单机械构成,其中就包括各种各样的杠杆:
(1)控制前轮转向的杠杆——车把。这是一个省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,达到控制自行车运动方向和平衡的目的。
(2)控制刹车闸的杠杆——车把上的闸把。这也是一个省力杠杆,人们用很小的力就能拉动车闸,使其以比较大的压力压到车轮的钢圈上,与钢圈产生一定的摩擦力,使钢圈转速变慢或停止转动,从而达到减速的目的。
(3)支持人重和货重的杠杆——三角杠、货架、前叉、后三角杠。这里的杠杆的主要目的是形成车身和承重。
另外,在自行车上还有卡下杆的变形——轮轴。例如,自行车中轴上的脚蹬和花盘齿轮组成省力轮轴,因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径;车把与前叉轴组成省力轮轴,因为手握车把的半径大于前叉轴的半径;自行车后轴上的齿轮和后轮组成费力轮轴,因为齿轮的半径小于后轮的半径。
杆秤: 杆秤是利用杠杆平衡条件制成的。如图所示,秤杆上提绳的D点为支点,由于支点不在秤杆(包括秤钩)的重心B点上,在不称物体时,手提绳,秤杆不能平衡于水平位置,此时必须把秤砣挂在适当的位置D点上,才能使秤杆平衡。D点就是杆秤的零刻度线,通常叫定盘星。(如图所示)
秤杆上从定盘星开始刻度是均匀的,用等分法可以确定杆秤的刻度。
根据杠杆的平衡条件,改变支点的位置(即在秤钩处加上一个提绳),这样又可以用上面的方法刻出新的刻度来。一般的杆秤都备有两个提纽,两套刻度.大大增加了秤的称量范围。
滑轮组的省力情况:使用滑轮组时,滑轮组由几段绳子吊着动滑轮,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组由几股绳子承担物重: 有几股绳与动滑轮相连,承担物重的绳子的股数n 就是几,而重物上升的高度h与绳子自由端移动的距离s的关系是:s=nh。如图:在动、定滑轮之间画一条线,将它们分开,只算在动滑轮上的绳子的股数。
例1如图甲、乙滑轮组装置,所有摩擦不计,分别用F1、F2竖直匀速拉动重物G,已知每个滑轮重力为 G/2,则力F1和F2之比为( )
A.1:1B.3:2C.2:3D.3:4
解析:当考虑动滑轮的重力,不计摩擦时,F=
,由图中滑轮组的绕线方法可知:F1=
。
答案:C
滑轮组省力情况的判断
1.滑轮组竖放:若不考虑动滑轮自重以及绳、轮摩擦,滑轮组用几股绳子吊着物体,提起物体所用的动力就是物重的几分之一,即
;若考虑动滑轮自重,但忽略摩擦,此式变为F
拉=
。用“连动法”,弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n,在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象,n=4,有四根绳子承担动滑轮及重物,所以用力
。同理,分析乙图可知,提起重物及动滑轮的
。
2.滑轮组横放:在不考虑绳、轮摩擦时,滑轮组用几股绳拉着物体做匀速直线运动,拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一,即:
。
例1同一物体沿相同的水平地面被匀速移动,如下图所示,托力分别为F
甲、F
乙、F
丙,不记滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则( )
A.F甲<F乙<F丙
B.F甲>F乙>F丙
C.F甲>F乙=F丙
D.F甲=F乙>F丙
解析:三种情况下物体与地面的摩擦都相等为f,甲是定滑轮,F
甲=f,乙是动滑轮,
,丙是滑轮组,
,即
,选B。
例2如图甲所示,物体4在拉力F的作用下做匀速直线运动,弹簧测力计的示数是5N,那么拉力,为_____N,物体A与地面间的摩擦力为_____N。
解析:本题动滑轮的动力施加在转轴上,是一种费力的用法,其实质是动力臂是阻力臂一半的杠杆,要费力,其杠杆示意图如图所示。
答案:10 5
点拨:此题的图可以旋转90
。与常见的动滑轮对比。