Question

杠杆　滑轮

怎么求

Answer 1

　　杠杆的五要素 　　通常把在力的作用下饶固定点转动的硬棒叫做杠杆。　　五要素：动力，阻力，动力臂，阻力臂和支点　　支点：杠杆的固定点，通常用O表示。　　动力：驱使杠杆转动的力，用F1表示。支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂，用L1表示。　　阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂，用L2表示。　　阻力　　在一段平直的铁路上行驶的火车，受到机车的牵引力，同时受到空气和铁轨对它的阻力。牵引力和阻力的方向相反，牵引力使火车速度增大，而阻力使火车的速度减小。如果牵引力和阻力彼此平衡，它们对火车的作用就互相抵消，火车就保持匀速直线运动或静止状态[1]。物体在液体中运动时，运动物体受到流体的作用力，使其速度减小，这种作用力知首亦是阻力。例如划船时船桨与水之间，水阻碍桨向后运动之力就是阻力。又如，物体在空气中运动，因与空气摩擦而受到阻力。 阻力与摩擦力并不相同，因为摩擦力有时可以是动力（例如：传送带送货物）。　　使机械作功的各种作用力，如水力、风力、电力、热力以及原子能。阻力臂与动力臂 　　阻力的作用线到支点之间的距离称为阻力臂 ，符号是L2。以支点为中心分开一块木头，那么你用力的那个位置到支点就是动力臂，而另一半便是阻力臂。 从支点到力的作用线的距离叫“力臂”，从支点到阻力的作用线的距离L2叫作“阻搭丛数力臂”。把从阻力点到支点的棒长距离作为阻力臂，这种认识是错误的，是因为对阻力臂的概念认识不清所致。 杠杆的平衡条件 ： 动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式： F1L1=F2L2　 书本上对杠杆的介绍</B>编辑本段杠杆的简介 　　在力的作用下如果能绕着一固定点转动的硬棒就叫杠杆。在生活中根据需要，杠杆可以做成直的，也可以做成弯的，但必须是硬棒。　　阿基米德[1]在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作"不证自明的公理"，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。这些公理是：(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量，它们将平衡；(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量，重的一端将下倾；(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾；(4)一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不变。相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替；似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发，在"重心"理论的基础上，阿基米德又发现了杠杆原理，即"二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。"　　阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面，而且据此原理还进了一系列的发明创造。据说，他曾经借助杠杆和滑轮组，使停放在沙滩上的桅船顺利下水。在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中，阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器，利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人，曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。　　这里还要顺便提及的是，在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律，在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的，有不等臂的；有改变两端重量使它偏动的，也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载，在世界物理学史上也是非常有价值的。编辑本段杠杆的定义 　　杠杆是一种简单机械。　　在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆(lever).　　杠杆不一定是直的，也可郑吵以是弯曲的，但是必须保证 物理书中的杠杆是硬棒。　　跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等，都是杠杆。　　滑轮是一种变形的杠杆，且定滑轮是一种等臂杠杆，动滑轮是一种动力臂是阻力臂的两倍的杠杆。编辑本段杠杆的性质 　　杠杆绕着转动的固定点叫做支点　　使杠杆转动的力叫做动力，（施力的点叫动力作用点）　　阻碍杠杆转动的力叫做阻力,(施力的点叫阻力作用点)　　当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫做杠杆平衡，但是杠杆平衡并不是力的平衡。　　注意：在分析杠杆平衡问题时，不能仅仅以力的大小来判断，一定要从基本知识考虑，做到解决问题有根有据，切忌凭主观感觉来解题。　　杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。 定滑轮和动滑轮通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线　　从支点O到动力F1的作用线的垂直距离L1叫做动力臂　　从支点O到阻力F2的作用线的垂直距离L2叫做阻力臂　　杠杆平衡的条件：　　动力×动力臂=阻力×阻力臂　　公式：　　F1×L1=F2×L2　　</B>　　一根硬棒能成为杠杆，不仅要有力的作用，而且必须能绕某固定点转动，缺少任何一个条件，硬棒就不能成为杠杆，例如酒瓶起子在没有使用时，就不能称为杠杆。　　动力和阻力是相对的，不论是动力还是阻力，受力物体都是杠杆，作用于杠杆的物体都是施力物体　　力臂的关键性概念：1：垂直距离，千万不能理解为支点到力的作用点的长度。　　2：力臂不一定在杠杆上。编辑本段平衡条件 　　使用杠杆时，如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动，那么杠杆就处于平衡状态。　　动力臂×动力=阻力臂×阻力，即L1F1=L2F2，由此可以演变为F2/F1=L1/L2　　杠杆的平衡不仅与动力和阻力有关，还与力的作用点及力的作用方向有关。　　假如动力臂为阻力臂的n倍，则动力大小为阻力的1/n 杠杆原理"大头沉"　　动力臂越长越省力,阻力臂越长越费力.　　省力杠杆费距离;费力杠杆省距离。　　等臂杠杆既不省力，也不费力。可以用它来称量。例如：天平　　许多情况下，杠杆是倾斜静止的，这是因为杠杆受到几个平衡力的作用。编辑本段杠杆的分类 　　一类：支点在动力点和阻力点的中间。称为第一类杠杆。既可能省力的，也可能费力的，主要由支点的位置决定，或者说由臂的长度决定。例：跷跷板，剪刀，船桨，（运煤气罐等重物的）手推车，鞋拔子，塔吊，撬钉扳手等。　　二类：阻力点在动力点和支点中间。称为第二类杠杆。由于动力臂总是大于阻力臂，所以它是省力杠 滑轮组杆。例：坚果夹子，门，钉书机，跳水板，扳手，开（啤酒）瓶器，（运水泥、砖的）手推车。　　三类：动力点在支点和阻力点之间。称为第三类杠杆。特点是动力臂比阻力臂短，所以这类杠杆是费力杠杆，然而能够节省距离。例：镊子，手臂，鱼竿，皮划艇的桨，下颚，锹、扫帚、球棍等以一手为支点，一手为动力的器械。　　另外，像轮轴这类的工具也属于一种变形杠杆。就拿最简单、相似于第一类杠杆的定滑轮来介绍，滑轮轴心好比支点，两端物体的拉力好比杠杆的两端施力，而如果滑轮是一个完美的圆，施力臂和阻力臂皆将是圆的半径。编辑本段生活中的杠杆 　　杠杆是一种简单机械；一根结实的棍子（最好不会弯又非常轻），就能当作一根杠杆了。上图中，方形代表重物、圆形代表支持点、箭头代表用，这样，你看出来了吧？在杠杆右 杠杆实验边向下杠杆是等臂杠杆；第二种是重点在中间，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；第三种是力点在中间，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。　　费力杠杆例如：剪刀、钉锤、拔钉器……杠杆可能省力可能费力，也可能既不省力也不费力。这要看力点和支点的距离：力点离支点愈远则愈省力，愈近就愈费力；还要看重点（阻力点）和支点的距离：重点离支点越近则越省力，越远就越费力；如果重点、力点距离支点一样远，如定滑轮和天平，就不省力也不费力，只是改变了用力的方向。　　省力杠杆例如：开瓶器、榨汁器、胡桃钳……这种杠力点一定比重点距离支点近，所以永远是省力的。　　如果我们分别用花剪（刀刃比较短）和洋裁剪刀（刀刃比较长）剪纸板时，花剪较省力但是费时；而洋裁剪则费力但是省时。　　既省力又省距离的杠杆是没有的。　　杠杆的应用　　　1.剪较硬物体　　要用较大的力才能剪开硬的物体，这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。　　2.剪纸或布　　用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体，这说明阻力较小，同时为了加快剪切速度，刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。　　3.剪树枝　　修剪树枝时，一方面树枝较硬，这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短；另一方面，为了加快修剪速度，剪切整齐，要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短，同时刀口较长的剪刀。</SPAN></SPAN>
</p> 滑轮编辑本段滑轮的构造 　　滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被两根绳子承担，即每根绳承担物体和动滑轮　　力就是物体和动滑轮总重的几分之一。　　数，原则是：n为奇数时，绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担，其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如：n=5，则需两个动滑轮（3+2）。n为偶数时，绳子从定滑轮为起始，这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如：n=4，则需两个动滑轮（2+2）。　　其次，按要求确定定滑轮个数，原则是：一般的：两股绳子配一个动滑轮，一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时，偶数段绳子可减少一个定滑轮；要改变力作用方向，需增加一个定滑轮。　　综上所说，滑轮组设计原则可归纳为：奇动偶定；一动配一定，偶数减一定，变向加一定。　　由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索（绳、胶带、钢索、链条等）所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械。滑轮是杠杆的变形，属于杠杆类简单机械。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮，是变形的等臂杠杆，不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮，是变形的不等臂杠杆，能省一半力，但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。　　工厂中常用的差动滑轮（俗称手拉葫芦）也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。　　滑轮有两种：定滑轮和动滑轮 ，组合成为滑轮组。　　(1)定滑轮　　定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向.　　定滑轮的特点　　通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧秤的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。　　定滑轮的原理　　定滑轮实质是个等臂杠杆，动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。　　(2)动滑轮　　动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.　　动滑轮的特点　　使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。　　动滑轮的原理　　动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。　　(3)滑轮组　　滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向.　　滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.　　使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.　　滑轮组的用途:　　为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。　　省力的大小　　使用滑轮组时，滑轮组用几段绳吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。　　滑轮组的特点　　用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。编辑本段定滑轮定义 　　 塑料滑轮轴承使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。特点 　　定滑轮实质是等臂杠杆，不省力，但可改变作用力方向.　　杠杆的动力臂和阻力臂分别是滑轮的半径，由于半径相等，所以动力臂等于阻力臂，杠杆既不省力也不费力。　　通过定滑轮来拉物体并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。原理 　　定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂（L1)、阻力臂(L2)都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。编辑本段动滑轮定义 　　定义1 滑轮：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。　　定义2：若将重物直接挂在滑轮上，在提升重物时滑轮也一起上升，这样的滑轮叫动滑轮.特点 　　动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.　　使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。　　轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮，称为动滑轮。它是变形的不等臂杠杆，能省一半力(不考虑滑轮的重力与摩擦力的情况下)，但不改变用力的方向。　使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费了距离。不能改变力的方向。随着物体的移动而移动。原理 　　不改变力的方向，动滑轮的原动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。（省力）编辑本段滑轮组定义 　　滑轮组：由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向. 用途 　　为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。 省力的大小　　使用滑轮组时，滑轮组用几段绳吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。特点 　　滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.　　使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数.　　用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。关系 　　几个关系（滑轮组竖直放置时）：（1）s=nh (2)F=G总 /n（不计摩擦）　　其中 s：绳端移动的距离 h：物体上升的高度　　G总：物体和动滑轮的总重力　　F：绳端所施加的力 n：拉重物的绳子的段数　　F=1/n×（G物+G动）　　在进行连接滑轮组时，要一个动滑轮一个定滑轮的连，否则将连接失败　　根据F=(1/n)G可知，不考虑摩擦及滑轮重，要使2400N的力变为400N需六段绳子，再根据偶定奇动原则，有偶数段绳子，故绳子开端应从定滑轮开始，因为要六段绳子，所以需要三个并列的整体动滑轮，对应的，也需要三个并列的定滑轮，从定滑轮组底部的勾勾处绕起，顺次绕过第一个动滑轮，第一个定滑轮，第二个…直到最后一段绳子绕过第三个定滑轮，此时绳子方向即向下，且会使拉力为400N（不考虑摩擦与滑轮重）