Question

杠杆原理

Answer 1

杠杆简介
　　在力的作用下如果能绕着一固定点转动的物体就叫杠杆。在生活中根据需要，杠杆可以做成直的，也可以做成弯的，但必须是物体。 　　阿基米德在《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。

杠杆定义
　　杠杆是一种简单机械。 　　在力的作用下能绕着固定点转动的物体就是杠杆(lever). 　　杠杆不一定是直的，也可以是弯曲的，但是必须保证 物理书中的杠杆
是物体。 　　跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等，都是杠杆。 　　滑轮是一种变形的杠杆，定滑轮的本质是等臂杠杆，动滑轮的本质是动力臂是阻力臂的两倍的杠杆。

杠杆组成
　　人们通常把在力的作用下绕固定点转动的物体叫做杠杆。 　　组成：支点、一件物体　支点：杠杆绕着转动的固定点叫做支点。

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（文字表达式）： 　　动力×动力臂=阻力×阻力臂 　　公式： 　　F1×L1=F2×L2 　　 　　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。 　　力臂三要素：大括号（或用|→←|表示）、字母、垂直符号

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L1×F1=L2×F2，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。

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。动力臂与阻力臂长度一致，所以这类杠杆是等臂杠杆。例：跷跷板、天平等。 　　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，理发剪刀等以一手为支点，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。

复式杠杆
　　复式杠杆（compound lever）是一组耦合在一起的杠杆，前一个杠杆的阻力会紧接地成为后一个杠杆的动力。几乎所有的磅秤都会应用到某种复式杠杆机制。其它常见例子包括指甲剪、钢琴键盘。1743年，英国伯明翰发明家约翰·外艾特在设计计重秤时，贡献出复式杠杆的点子。他设计的计重秤一共使用了四个杠杆来传输负载。

生活中的杠杆
　　杠杆是一种简单机械；一根硬棒（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：理发剪刀、镊子、钓鱼竿……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。

Answer 2

物理学中把在力的作用下可以围绕固定点转动的坚硬物体叫做杠杆。
五要素：动力，阻力，动力臂，阻力臂和支点 　
　1、支点：杠杆的固定点，通常用O表示。 　
　2、动力：驱使杠杆转动的力，用F1表示。
　3、阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。 　
　4、动力臂：支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂，用L1表示。 　
　5、阻力臂：支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂，用L2表示。
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1· l1=F2·l2。式中，F1表示动力，l1表示动力臂，F2表示阻力，l2表示阻力臂。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

Answer 3

杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（动力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1• L1=F2•L2。式中，F表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

在使用杠杆时，为了省力，就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆；如欲省距离，就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力，也可以省距离。但是，要想省力，就必须多移动距离；要想少移动距离，就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离，是不可能实现的。正是从这些公理出发，在“重心”理论的基础上，阿基米德发现了杠杆原理，即“二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。

杠杆的支点不一定要在中间，满足下列三个点的系统，基本上就是杠杆：支点、施力点、受力点。
其中公式这样写：支点到受力点距离(力矩) * 受力 = 支点到施力点距离(力臂) * 施力，这样就是一个杠杆。
杠杆也有省力杠杆跟费力的杠杆，两者皆有但是功能表现不同。例如有一种用脚踩的打气机，或是用手压的榨汁机，就是省力杠杆 (力臂 > 力矩)；但是我们要压下较大的距离，受力端只有较小的动作。另外有一种费力的杠杆。例如路边的吊车，钓东西的钩子在整个杆的尖端，尾端是支点、中间是油压机 (力矩 > 力臂)，这就是费力的杠杆，但费力换来的就是中间的施力点只要动小距离，尖端的挂勾就会移动相当大的距离。
两种杠杆都有用处，只是要用的地方要去评估是要省力或是省下动作范围。另外有种东西叫做轮轴，也可以当作是一种杠杆的应用，不过表现尚可能有时要加上转动的计算。

古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言："假如给我一个支点，我就能把地球挪动!"这句话不仅是催人奋进的警句，更是有着严格的科学根据的。

Answer 4

动力臂乘以动力等于阻力乘以阻力臂

Answer 5

杠杆原理：给我一个支点 我就能撬起地球