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省力杠桿和費(fèi)力杠桿
在物理學(xué)中，將一根在力的作用下繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒稱做杠桿.為了了解杠桿的應(yīng)用，我們先來了解幾個(gè)與杠桿有關(guān)的概念.以圖1甲中鋼絲鉗為例，其中A為剪鋼絲處，B為手的用力點(diǎn)，O為轉(zhuǎn)動(dòng)軸（支點(diǎn)），圖乙為單側(cè)鉗柄及相連部分示意圖，圖丙中畫出剪鋼絲時(shí)的動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1、阻力臂l2.其中： 支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，即圖中的O點(diǎn). 動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，即圖中的F1. 阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，即圖中的F2. 動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，即圖中的l1. 阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，即圖中的l2. 了解了杠桿的五要素以后，可從以下幾個(gè)方面認(rèn)識(shí)省力杠桿和費(fèi)力杠桿. 一、判斷省力杠桿和費(fèi)力杠桿的常用方法 1.根據(jù)杠桿的平衡條件：即F1l1＝F2l2 �。�1）省力杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿叫省力杠桿，省力杠桿能夠省力，即：當(dāng)l1＞l2時(shí)，F(xiàn)1＜F2為省力杠桿. �。�2）費(fèi)力杠桿：阻力臂大http://m.clearvueentertainment.com于動(dòng)力臂的杠桿叫費(fèi)力杠桿，費(fèi)力杠桿費(fèi)力，即：當(dāng)l1＜l2時(shí)，F(xiàn)1＞F2為費(fèi)力杠桿. （3）等臂杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿叫等臂杠桿，等臂杠桿既不省力，也不費(fèi)力；即：當(dāng)l1=l2時(shí)，F(xiàn)1=F2為等臂杠桿. 2.根據(jù)機(jī)械功原理：即使用任何機(jī)械都不省功. �。�1）省力杠桿費(fèi)距離. （2）費(fèi)力杠桿省距離. �。�3）等臂杠桿既不省距離也不費(fèi)距離. 二、日常生活中的省力杠桿和費(fèi)力杠桿 人們?cè)谏�、工作中�?jīng)常使用各種杠桿，這些杠桿，有的復(fù)雜，有的簡(jiǎn)單.現(xiàn)把生活中常遇到的杠桿歸類如下： 省力杠桿：撬杠、羊角錘、開瓶起子、鋼絲鉗、手推車、扳手、動(dòng)滑輪、核桃夾等. 費(fèi)力杠桿：筷子、鐵锨、理發(fā)剪刀、釣魚竿、笤帚、鑷子等. 等臂杠桿：托盤天平、定滑輪等. 說明 有些剪刀要看具體的用途才能準(zhǔn)確地確定省力還是費(fèi)力，如圖2中的剪刀：如果想要剪開較硬的物體，使用哪種最合適？答案很明顯選D.因?yàn)椋闹械募舻蹲枇Ρ圩疃�，�?dòng)力臂長(zhǎng)，所以最省力. 三、例題解析 近幾年各地的中考中，杠桿也是主要的考查內(nèi)容之一.考試形式主要有選擇題、填空題、作圖題、計(jì)算題和實(shí)驗(yàn)探究題等多種題型.考查的知識(shí)點(diǎn)包括杠桿的五要素、杠桿是省力的還是費(fèi)力的、探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用等.在這里，針對(duì)有關(guān)杠桿的考點(diǎn)，進(jìn)行歸類分析如下： 題型一：會(huì)畫出杠桿的力臂 例1 如圖3所示為釣魚竿釣魚的示意圖，O為支點(diǎn)，F(xiàn)1表示手對(duì)釣魚竿的作用力，請(qǐng)完成下列問題： �。�1）在圖中畫出魚線對(duì)釣魚竿拉力F2的力臂l2； �。�2）釣魚竿屬于 杠桿（選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”）. 答案�。�1）如圖4 （2）費(fèi)力 點(diǎn)撥�、佼嬃Ρ蹠r(shí)必須注意力臂是“支點(diǎn)到力的作用線的距離”，而不是“支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離”.力的作用線是通過力的作用點(diǎn)并沿力的方向所畫的直線.②判斷省力還是費(fèi)力，主要根據(jù)力臂的長(zhǎng)短，本題中很明顯阻力臂大于動(dòng)力臂，因此是費(fèi)力杠桿. 題型二：會(huì)找出作用在杠桿上的最小力 例2 如圖5是用羊角錘撬起釘子的示意圖.為了撬起釘子，分別用四個(gè)力作用在錘柄的末端，其中最小的力是（�。�. A.F1 B.F２ C.F２ D.F４ 點(diǎn)撥 這種題型仍然是找力臂，關(guān)鍵是找到最長(zhǎng)的力臂.根據(jù)數(shù)學(xué)直角三角形知識(shí)，斜邊比直角邊長(zhǎng).F２對(duì)應(yīng)的力臂最長(zhǎng).所以本題答案是B. 題型三：判斷是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿 例3 以下是日常生活及實(shí)驗(yàn)中常用的一些器械，其中屬于省力杠桿的是（�。�. 點(diǎn)撥 根據(jù)杠桿平衡條件，我們把杠桿分為三類：省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿.如果動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)，就是省力杠桿；如果動(dòng)力臂比阻力臂短，就是費(fèi)力杠桿；如果動(dòng)力臂和阻力臂相等，就是等臂杠桿.題中例子的實(shí)質(zhì)都是考查杠桿的分類.A是等臂杠桿，C、D是費(fèi)力杠桿.答案是B.
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