杠桿原理的妙用論文

1、杠桿原理的妙用論文摘要：戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的墨家曾經(jīng)總結(jié)過(guò)這方面的規(guī)律，在墨經(jīng)中就有兩條專門記 載杠桿原理的。這兩條對(duì)杠桿的平衡說(shuō)得很全面。里面有等臂的，有不等臂的； 有改變兩端重量使它偏動(dòng)的，也有改變兩臂長(zhǎng)度使它偏動(dòng)的。這樣的記載，在世 界物理學(xué)史上也是非常有價(jià)值的。關(guān)鍵詞：杠桿阿基米德正文：在論平面圖形的平衡一書(shū)中最早提出了杠桿原理。他首先把杠桿實(shí)際 應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)當(dāng)作不證自明的公理，然后從這些公理出發(fā)，運(yùn)用幾何 學(xué)通過(guò)嚴(yán)密的邏輯論證，得出了原理。這些公理是：（1）在無(wú)重量的桿的兩端離 支點(diǎn)相等的距離處掛上相等的重量，它們將平衡；（2）在無(wú)重量的桿的兩端離支 點(diǎn)相等的距離處掛上不相等的重量，重

2、的一端將下傾；（3）在無(wú)重量的桿的兩端 離支點(diǎn)不相等距離處掛上相等重量，距離遠(yuǎn)的一端將下傾；（4） 一個(gè)重物的作用 可以用幾個(gè)均勻分布的重物的作用來(lái)代替，只要重心的位置保持不變。相反，幾 個(gè)均勻分布的重物可以用一個(gè)懸掛在它們的重心處的重物來(lái)代替；似圖形的重心 以相似的方式分布正是從這些公理出發(fā)，在重心理論的基礎(chǔ)上，阿基米德 又發(fā)現(xiàn)了杠桿原理，即二重物平衡時(shí)，它們離支點(diǎn)的距離與重量成反比。阿基米德對(duì)杠桿的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進(jìn)了一系列 的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說(shuō)，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的桅船順利下水。 在保衛(wèi)敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿原理制造了遠(yuǎn)、

3、近 距離的投石器，利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人，曾把羅馬人阻于敘拉古城 外達(dá)3年之久。這里還要順便提及的是，在我國(guó)歷史上也早有關(guān)于杠桿的記載杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐點(diǎn)叫做支點(diǎn)使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做動(dòng)力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做阻力當(dāng)動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果相互抵消時(shí)，杠桿將處于平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)叫 做杠桿平衡通過(guò)力的作用點(diǎn)沿力的方向的直線叫做力的作用線從支點(diǎn)O到動(dòng)力F1的作用線的垂直距離L1叫做動(dòng)力臂從支點(diǎn)O到阻力F2的作用線的垂直距離L2叫做阻力臂 在使用杠桿時(shí)，為了省力，就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)的杠桿；如欲省距離，就 應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力，也可以省距離。但是， 要想省力

4、，就必須多移動(dòng)距離；要想少移動(dòng)距離，就必須多費(fèi)些力。要想又省力 而又少移動(dòng)距離，是不可能實(shí)現(xiàn)的。正是從這些公理出發(fā)，在“重心”理論的基 礎(chǔ)上，阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理，即“二重物平衡時(shí)，它們離支點(diǎn)的距離與重量 成反比。杠桿的支點(diǎn)不一定要在中間，滿足下列三個(gè)點(diǎn)的系統(tǒng)，基本上就是杠桿：支點(diǎn)、 施力點(diǎn)、受力點(diǎn)。其中公式這樣寫：支點(diǎn)到受力點(diǎn)距離（力矩）*受力二支點(diǎn)到施力點(diǎn)距離（力臂） *施力，這樣就是一個(gè)杠桿。杠桿也有省力杠桿跟費(fèi)力的杠桿，兩者皆有但是功能表現(xiàn)不同。例如有一種用腳 踩的打氣機(jī)，或是用手壓的榨汁機(jī)，就是省力杠桿（力臂 力矩）；但是我們要 壓下較大的距離，受力端只有較小的動(dòng)作。另外有一種費(fèi)力

5、的杠桿。例如路邊的 吊車，釣東西的鉤子在整個(gè)桿的尖端，尾端是支點(diǎn)、中間是油壓機(jī)（力矩 力 臂），這就是費(fèi)力的杠桿，但費(fèi)力換來(lái)的就是中間的施力點(diǎn)只要?jiǎng)有【嚯x，尖端 的掛勾就會(huì)移動(dòng)相當(dāng)大的距離。兩種杠桿都有用處，只是要用的地方要去評(píng)估是要省力或是省下動(dòng)作范圍。另外 有種東西叫做輪軸，也可以當(dāng)作是一種杠桿的應(yīng)用，不過(guò)表現(xiàn)尚可能有時(shí)要加上 轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算。杠桿是一種簡(jiǎn)單機(jī)械；一根結(jié)實(shí)的棍子（最好不會(huì)彎又非常輕），就能當(dāng)作一根 杠桿了。方形代表重物、圓形代表支持點(diǎn)、箭頭代表用，這樣，你看出來(lái)了吧？ 在杠桿右邊向下杠桿是等臂杠桿；第二種是重點(diǎn)在中間，動(dòng)力臂大于阻力臂，是 省力杠桿；第三種是力點(diǎn)在中間，動(dòng)力臂小

6、于阻，是費(fèi)力杠桿。第一種杠桿例如： 剪刀、釘錘、拔釘器杠桿可能省力可能費(fèi)力，也可能既不省力也不費(fèi)力。這 要看力點(diǎn)和支點(diǎn)的距離：力點(diǎn)離支點(diǎn)愈遠(yuǎn)則愈省力，愈近就愈費(fèi)力；還要看重點(diǎn) （阻力點(diǎn)）和支點(diǎn)的距離：重點(diǎn)離支點(diǎn)越近則越省力，越遠(yuǎn)就越費(fèi)力；如果重點(diǎn)、力點(diǎn)距離支點(diǎn)一樣遠(yuǎn)，就不省力也不費(fèi)力，只是改變了用力的方向。第二種杠桿例如：開(kāi)瓶器、榨汁器、胡桃鉗這種杠力點(diǎn)一定比重點(diǎn)距離 支點(diǎn)近，所以永遠(yuǎn)是省力的。如果我們分別用花剪（刀刃比較短）和洋裁剪刀（刀刃比較長(zhǎng)）剪紙板時(shí)花 剪較省力但是費(fèi)時(shí)；而洋裁剪則費(fèi)力但是省時(shí)。剪較硬物體要用較大的力才能剪開(kāi)硬的物體，這說(shuō)明阻力較大。用動(dòng)力臂較長(zhǎng)、阻力臂 較短的剪刀。剪

7、紙或布用較小的力就能剪開(kāi)紙或布之類較軟的物體，這說(shuō)明阻力較小，同時(shí)為了加 快剪切速度，刀口要比較長(zhǎng)。用動(dòng)力臂較短、阻力臂較長(zhǎng)的剪刀。剪樹(shù)枝修剪樹(shù)枝時(shí)，一方面樹(shù)枝較硬，這就要求剪刀的動(dòng)力臂要長(zhǎng)、阻力臂要短； 另一方面，為了加快修剪速度，剪切整齊，要求剪刀刀口要長(zhǎng)。用動(dòng)力臂較長(zhǎng)、 阻力臂較短，同時(shí)刀口較長(zhǎng)的剪刀。所以說(shuō)，杠桿是生活中不可缺少，又很奇妙的。通過(guò)了解杠桿原理，我 們能夠使生活中的很多困難的事變得簡(jiǎn)單。阿基米德的“理想”阿基米德進(jìn)行過(guò)力學(xué)方面的研究，并將其運(yùn)用于杠桿和滑輪 的機(jī)械設(shè)計(jì)。據(jù)說(shuō)，為了宣揚(yáng)其研究成果而夸口說(shuō)：“給我一個(gè)支點(diǎn)和足夠長(zhǎng)的 杠桿，我可把地球搬動(dòng)給你們看。”雖然，他沒(méi)有搬動(dòng)地球，卻用滑輪移動(dòng)了大 船。設(shè)支點(diǎn)在地球外1萬(wàn)米處，如果一個(gè)在地球上可提起60kg的物體，則需要 在支點(diǎn)外的1x1024km處才能搬動(dòng)地球，地球質(zhì)量6x1024kg.1個(gè)天文單位為地球到太陽(yáng)之間的平均距離，即1A.U. =1.