杠桿的分類及應用

李大勇

在人類的發展歷程中。無數能工巧匠發明了很多精巧的工具。極大地方便了人們的出行生活，提高了生產效率，杠桿就是其中的一種。

杠桿在我們日常生活中的應用有很多，但歸納起來，可以分成三類，分別是省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿。這三種杠桿的使用目的分別是省力、省距離、改變用力方向。省力杠桿的應用

所謂省力杠桿，顧名思義，就是動力此阻力小的杠桿。由杠桿的平衡條件可知，杠桿的動力臂是阻力臂的幾倍。動力就是阻力的幾分之一。

如圖1所示。切紙刀的動力臂為l₁，阻力臂為l₂，很明顯l₁大于l₂，所以切紙刀就是一個典型的省力杠桿。正是因為這個原因。我們可以利用切紙刀很輕松地將較厚的紙裁好。生活中的撬棍、扳手、鉗子、拔釘器、開瓶器等的動力臂都比阻力臂大。使用起來會省力，都屬于省力杠桿。

例1 如圖2所示。門前有一塊很大的石頭。大劉想用撬棒把石頭移除。他所用的撬棒是____杠桿。

分析：大劉用撬棒撬起大石頭的方法有兩種：一種是在撬棒下端墊一個小石塊。以小石塊對撬棒的作用點為支點，如圖3，在撬棒的左端向下用力。撬棒的右端就會將石頭撬起。另一種是以撬棒與地面的接觸點為支點。在撬棒的左端向上用力。撬棒的右端也能將大石頭撬起。如圖4。無論是用哪種方法。大劉都只需用較小的力就可以將大石頭撬起。這是因為大劉在使用撬棒時動力臂l₁大于阻力臂l₂，所以動力小于阻力，故他所使用的撬棒是省力杠桿。

答案：省力

費力杠桿的應用

根據杠桿平衡條件可知。當杠桿的動力臂小于阻力臂（l₁2）時，其動力一定大于阻力（F₁>F₂），這種杠桿叫作費力杠桿。

費力杠桿在生活中應用頗多。例如鑷子、釣魚竿、理發用的剪刀、筷子、劃船的船槳等。費力杠桿使用起來雖然費力。但是卻能節省動力移動的距離。即動力作用點移動很小的距離。就能使阻力作用點移動較大的距離。從而達到預期的目的。

例2 如圖5所示。小剛用釣魚竿釣起重為15N的魚，釣魚竿是____杠桿。

分析：如圖5所示。對于釣魚竿這個杠桿來說，支點是O點，動力臂是OA，阻力臂是OB，很明顯，動力臂OA小于阻力臂OB，所以動力F₁大于阻力F₂，是費力杠桿。

答案：費力

等臂杠桿的應用

根據杠桿平衡條件可知，當杠桿的動力臂等于阻力臂（l₁=l₂）時，其動力等于阻力（F₁=F₂），這種杠桿叫作等臂杠桿。這種杠桿的特點是既不省力，也不費力；既不省距離。也不費距離。那么，人們為什么要用這種杠桿呢？

等臂杠桿的優點主要是可以改變用力方向。生活中孩子們愛玩的蹺蹺板、應用廣泛的定滑輪、實驗室內的天平等。都是典型的等臂杠桿。

例3 如圖6所示。托盤天平是實驗室常用的測量質量的工具。它是依據杠桿原理制成的____杠桿，在杠桿的兩端各有一小盤。左端放要稱量的物體，右端放置砝碼，杠桿中央裝有指針，天平兩端平衡時，兩端物體的質量相等。

分析：圖7是天平的受力示意圖。從圖中可以看出。以支點O為中心。左盤的力臂是l₁，右盤的力臂是l₂，很明顯，l₁等于l₂，所以天平兩端平衡時，兩端物體的質量相等，天平是等臂杠桿。

答案：等臂

學即用。練一練：

1.如圖8所示。當高速公路收費站的欄桿升起時，它相當于（ ）。

A.省力杠桿 B.費力打桿

C.等臂杠桿 D.無法確定

2.圖9所示工具中，使用時不能省力但能省距離的是（ ）。

參考答案：1.B 2.D

責任編輯 程哲