0260201簡單機械

01認識槓桿

 

1-1槓桿原理

你曾經玩過翹翹板嗎?兩個體重不一樣的人坐在翹翹板的兩端,要怎樣坐才能使翹翹板達到平衡?

體重較重的人往翹翹板中央的位置坐,體重較輕的人往翹翹板右端或左端的位置坐,較易使翹翹板達到平衡。

 

體重較輕的人怎樣才能將比他重的人抬高呢?

體重較重的人坐在接近翹翹板中央的位置,體重較輕的人坐在接近翹翹板右端或左端的位置時,就有機會將體重較重的人抬高。

 

讓我們利用橡皮擦和尺,製作簡易翹翹板,來試一試。

*簡易翹翹板實驗

1.將尺平放在橡  皮擦上,調整尺的位置,使尺保持平衡,並在尺接觸橡皮擦的位置做記號。

2.在尺的一端放釘書機,手指在尺的另一端甲處用力,使尺的兩端達到平衡。

3.移動手指,改將手指壓在乙處,使尺的兩端達到平衡,比較用力大小。

 

*討論

釘書機放在尺上的位置不變時,手指壓在尺另一端哪個位置,使尺達到平衡所用的力比較小?

當釘書機的位置不變時,手指壓在甲處,使尺達到平衡所用的力比較小。

 

  以簡易翹翹板為例,尺接觸橡皮擦的位置是支點;手指用力的位置,稱為施力點;放置釘書機的位置,稱為抗力點。施力點到支點的距離,稱為施力臂;抗力點到支點的距離,稱為抗力臂

  使用工具時,具有支點、施力點和抗力點,就是利用槓桿原理的施力方式。翹翹板是一種槓桿原理的應用。

 

 模仿翹翹板,將一根棍子橫放在椅背上,一端掛書包,另一端用手垂直向下壓,把書包抬起來。此時,支點、抗力點及施力點,分別位於哪裡?手壓在棍子的哪個位置,使用的力比較小?

棍子接觸椅背的位置是「支點」;手用力的位置是「施力點」;掛書包的位置是「抗力點」。

當手壓在C的位置,使用的力較小;手壓在A的位置,使用的力較大。

 

  如果手壓棍子的位置不變,但改變書包的位置,用力的大小會改變嗎?

手壓棍子的位置不變,但改變書包的位置,用力的大小會改變。當書包在丙的位置時,最省力;書包在甲的位置時,最費力。

 

手壓棍子的位置不變,改變書包的位置。

 

 

1-2槓桿的平衡

  想一想,施力臂和抗力臂的長短,對施力大小有什麼影響?讓我們來進行下面的實驗。

2.將支點左邊的第3格處當作抗力點,掛上2個等重的砝碼。

3.將支點右邊的第3格處當作施力點,掛上等重的砝碼,使槓桿達到平衡,並記錄砝碼數量(圖

  二)。

 

1.步驟3中,槓桿達到平衡時,施力臂、抗力臂長度各是多少?施力點和抗力點的砝碼數量各是多少?

2.當施力臂等於抗力臂時,是省力還是費力?

  施力臂抗力臂一樣長,既不省力不費力。如果施力臂與抗力臂的長度不同時,對施力大小又有什麼影響?

 

*施力臂小於抗力臂

1.將支點左邊第6格處當作抗力點,掛上2個砝碼。

2.分別將支點右邊第234格處當作施力點,掛上砝碼,使槓桿平衡,並記錄砝碼數量。

 

*討論

1.當抗力及抗力臂固定時,為使槓桿平衡,在哪一個施力點掛的砝碼數量較多?哪一個施力點掛的砝碼數量較少?

2.施力臂長短和施力的大小有什麼關係?

3.當施力臂小於抗力臂時,是省力還是費力?

 

  抗力臂與施力臂的長短會影響施力的大小。當抗力及抗力臂固定時,施力臂,就越省力。當施力臂小於抗力臂時,比較費力

 

*施力臂大於抗力臂

1.將支點左邊第1格處當作抗力點,掛上6個砝碼;將支點右邊第6格處當作施力點,觀察需要掛幾個砝碼才能使槓桿平衡(圖一)。

2.重複步驟1,改將支點左邊第2、第3格處當作抗力點,分別掛上6個砝碼,觀察支點右邊第6格處的施力點分別需要掛幾個砝碼,才能使槓桿平衡(圖二、圖三)。

 

*討論

1.當施力臂固定,且抗力大小相同時,為使槓桿平衡,砝碼掛在哪一個抗力點,施力最小?砝碼掛在哪一個抗力點,施力最大?

2.抗力臂長短和施力的大小有什麼關係?

施力臂固定,且抗力大小相同時,抗力臂越長,施力越大;抗力臂越短,施力越小。

3.當施力臂大於抗力臂時,是省力還是費力?

當施力臂大於抗力臂時,施力小於抗力,比較省力。

 

  當施力臂固定,且抗力大小相同時,抗力臂,就越省力。當施力臂大於抗力臂時,比較省力

 

 

1-3槓桿工具

  生活中,有些工具是應用槓桿原理製作的。

剪刀和麵包夾的支點、施力點、抗力點分別位於哪裡?

 

*討論

說一說,哪些工具的支點在中間?

支點在中間的工具:尖嘴鉗、剪刀等。

哪些工具的抗力點在中間?

抗力點在中間的工具:開瓶器、榨汁器等。

哪些工具的施力點在中間?

施力點在中間的工具:鑷子、麵包夾等。

 

  支點、施力點、抗力點的位置在什麼情形下,使用工具一定會省力?什麼情形下,一定不省力?

  1. 支點在中間的工具有三種情形:

       (1)施力臂>抗力臂,可以省力;

       (2)施力臂<抗力臂,比較費力;

       (3)施力臂=抗力臂,不省力也不費力。

2.抗力點在中間的工具,施力臂>抗力臂,可以省

  力。

3.施力點在中間的工具,施力臂<抗力臂,比較費

  力。

 

有些工具使用起來不能省力,我們為什麼還要使用它?

有些工具使用時雖不能省力卻可以方便做事,例如用麵包夾夾麵包雖不省力,但具有方便操作的優點。

 

生活中還有哪些應用槓桿原理的工具?

釘書機、拔釘器等。

 

 抗力點在中間的工具,施力臂大於抗力臂,可以省力施力點在中間的工具,施力臂小於抗力臂,比較費力。有些工具雖然不能省力,卻有方便操作的優點。

 

一、簡易翹翹板是槓桿原理的應用,它的支點、施力點和抗力點分別位於哪裡?施力臂、抗力臂又在哪裡?請在空格中填入代號並回答問題。

 

 

 

第一關測驗 ( 選擇 1-25題 )

 

第二關測驗 (選擇 26-36題)

 

 

 

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