0360201巧妙的施力工具
01槓桿
1-1 認識槓桿
翹翹板是常見的遊戲器材，玩翹翹板時，如果兩個體重不同的人，坐在翹翹板的兩端，翹翹板會保持平衡嗎？
兩人坐在翹翹板兩端，距離中心點相同距離的位置，腳皆放在地面保持翹翹板平衡。
當兩人同時把腳放開，翹翹板會往體重較重的方向倒。
體重較重的人要坐在離翹翹板支架較近的位置，而體重較輕的人要坐在另一端離翹翹板支架較遠的位置，才能使翹翹板保持平衡。
為什麼翹翹板會倒向一邊？
往下倒的那一邊重量比較重。
改變兩人坐的位置，翹翹板可以平衡嗎？
應該可以。
教室裡也可以做個簡易翹翹板來試試看嗎？
可以用尺或其他具有長度且不易彎折的物品模擬翹翹板的長木板；用橡皮擦、鉛筆等固定不動的物品當作支架。
Q：在下圖中，體重較輕的小朋友如果改坐在翹翹板最右端的位置，而體重較重的小朋友改坐在離中間最近的位置，翹翹板會出現什麼情形？
A：翹翹板可能會往右傾斜，體重較重的小朋友則會被抬起來。
試試看，將一塊橡皮擦放在中間支撐直尺，在直尺的一端放上橡皮擦，另一端手向下施力，使直尺平衡。當改變手壓直尺的位置時，手的施力大小感覺會相同嗎？
手壓的位置不同時，施力大小的感覺會不同。
手施力的位置靠近中心點。
感覺比較費力。
手施力的位置遠離中心點。
感覺比較省力。
使用工具時，在工具上能找到支點、施力點和抗力點，它就是一種「槓桿」。找找看，簡易翹翹板的支點、施力點和抗力點在哪裡？
它有應用到槓桿原理嗎？
簡易翹翹板上有支點、施力點和抗力點，它有應用到槓桿原理。
槓桿
1.中間橡皮擦支撐直尺固定的位置稱為「支點」。
2.用手壓住直尺使重物不落下的位置稱為「施力點」。
3.放重物（橡皮擦）的位置稱為「抗力點」。
4.由支點到施力點的距離稱為「施力臂」。
5.由支點到抗力點的距離稱為「抗力臂」。
翹翹板也是一種槓桿的裝置，它的支點、施力點和抗力點分別在哪裡？
翹翹板的支點是長木板中間的支架，兩端的座位分別是施力點和抗力點。
1-2 槓桿施力的測量
施力的大小除了憑感覺之外，有什麼方法可以精確測量施力臂長短與施力大小的關係？使用以下器材來做做看。
可以利用器材模擬槓桿，用彈簧秤或砝碼測量施力的大小。
施力臂等於抗力臂
1.先將槓桿裝置調整成平衡，並準備幾個相同重量的砝碼。
2.把左端第6格處當成抗力點，並在上方掛上1個砝碼。
3.把支點右端第6格處當作施力點，試試看要掛幾個砝碼才能使槓桿保持平衡？
要掛1個砝碼才能平衡。
討論
1.要使槓桿保持平衡，在支點右端第6格處(施力點)要掛幾個砝碼？
當抗力點離支點6格處掛1個砝碼，施力點離支點右端第6格處掛1個砝碼才能平衡。
2. 如果在槓桿左端第3格處掛上1個砝碼，在支點右端第3格處要掛上幾個砝碼才能平衡？
當抗力點離支點3格處掛1個砝碼，施力點離支點右端第3格處掛1個砝碼才能平衡。
3.當施力臂等於抗力臂時，是省力、費力還是不省力也不費力呢？
當施力臂等於抗力臂時，是不省力也不費力的。
Q：當施力臂和抗力臂的長度相同時，施力的大小會如何？
A：當施力臂等於抗力臂時，在施力點的施力大小會等於抗力點重物的重量，因此會不省力也不費力。
當槓桿裝置的施力臂等於抗力臂時，該裝置會不省力也不費力。當施力臂小於抗力臂時，會省力還是費力呢？利用相同裝置試試看。
可能會省力，也可能會費力，實際實驗試試看。
施力臂小於抗力臂
1.先將槓桿裝置調整成平衡。
2.把左端第6格處當成抗力點，並在上方掛上1個2.砝碼。
3.分別把支點右端第1、2、3格處當作施力點，.試試看分別要掛幾個砝碼才能使槓桿保持平衡？
討論
1. 要使槓桿保持平衡，在支點右端第1格、第2格、第3格處(施力點)分別要掛幾個砝碼？
(1)當在支點左端第6格處掛上1個砝碼時，支點右端第1格處要掛上6個砝碼才能使槓桿平衡。
(2)當在支點左端第6格處掛上1個砝碼時，支點右端第2格處要掛上3個砝碼才能使槓桿平衡。
(3)當在支點左端第6格處掛上1個砝碼時，支點右端第3格處要掛上2個砝碼才能使槓桿平衡。
2. 由實驗結果得知，當施力臂的長度愈長時，對施力的大小會有什麼影響?
施力臂的長度愈長會愈省力，愈短會愈費力。
3. 當施力臂小於抗力臂時，會省力、費力還是不省力也不費力呢？
當施力臂小於抗力臂時會費力。
當抗力臂的長度固定時，支點到施力點的距離（施力臂）愈長會愈省力，愈短會愈費力。而當施力臂小於抗力臂時會費力。
若施力臂大於抗力臂時，會省力、費力或不省力也不費力呢？我們來實驗試試看。
可能會省力，也可能會費力，實際實驗試試看。
施力臂大於抗力臂
1. 先將槓桿裝置調整成平衡。
2. 把支點左端第1格處當成抗力點，並在上方掛上3個砝碼，試試看在支點右端第3格處要掛幾個砝碼才能使槓桿保持平衡？
距離支點左端第1格處掛3個砝碼時，支點右端第3格處掛1個砝碼就能使槓桿平衡。
3. 改把支點左端第2格處當成抗力點，並在上方掛上3個砝碼，試試看在支點右端第3格處要掛幾個砝碼才能使槓桿保持平衡？
距離支點左端第2格處掛3個砝碼時，支點右端第3格處掛2個砝碼就能使槓桿平衡。
討論
1. 如果要讓槓桿保持平衡，在距離支點左端第1格或第2格處掛3個砝碼時，支點右端第3格所掛的砝碼較多？
由以上實驗得知，當在距離支點左端第2格處掛3個砝碼時，則支點右端第3格所掛的砝碼較多。
2. 施力臂大於抗力臂時，會省力還是費力？
當施力臂大於抗力臂時會省力。
3. 比較不同位置掛的砝碼重量和省力、費力有什麼關係？
當施力臂大於抗力臂時會省力、施力臂小於抗力臂時會費力、施力臂等於抗力臂時會不省力也不費力。
當施力臂的長度固定時，支點到抗力點的距離（抗力臂）愈長會愈費力。
由以上實驗結果得知，當施力臂大於抗力臂時會省力、施力臂小於抗力臂時會費力、施力臂等於抗力臂時會不省力也不費力。
Q：當施力臂大於抗力臂時，施力的大小會如何？
A：當施力臂大於抗力臂時，施力小於抗力點重物的重量，因此會省力。
1-3 生活中的槓桿原理
生活中常用的剪刀也是槓桿原理的運用，比較這些剪刀有什麼不同？
討論
上圖中哪一種剪刀比較省力？哪一種剪刀比較費力？為什麼？
施力臂＞抗力臂的剪刀會省力，例如：修剪花木用的剪刀；
施力臂＜抗力臂的剪刀會費力，例如：剪縫衣線用的剪刀。
剪刀有的省力、有的費力，但是都能讓工作更方便。
找找看，生活中還有哪些工具是槓桿原理的應用？
垃圾夾、裁紙刀、拔釘器、花剪、天秤等。
每一種工具的支點都在施力點和抗力點之間嗎？
不一定，有些工具的施力點在支點和抗力點之間，例如：鑷子；有些則是抗力點在支點和施力點之間，例如：開瓶器。
哪些工具會省力？哪些工具不會省力？為什麼？
施力臂＞抗力臂的工具會省力，例如：尖嘴鉗、斜口鉗、裁紙刀、開瓶器；
施力臂＜抗力臂的工具會費力，例如：垃圾夾、鑷子。
使用槓桿原理製作而成的工具時，如果施力臂的長度比抗力臂長，就能省力；如果施力臂的長度比抗力臂短，就無法省力，例如：鑷子的施力臂比抗力臂短，雖然無法省力，卻有操作方便的優點。
Q：所有支點在抗力點和施力點之間的工具都會省力嗎？
A：不一定，要看施力臂和抗力臂的長度。
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