杠杆知识拓展。
1.巧估大鲤鱼的质量。
小明的姑姑送来一条大鲤鱼,他很想知识它的质量,就去问爸爸,他爸爸看了看说:“这条鱼大约有1千克.”它的质量究竟是多少呢?
小明根据所学物理知识,经过一番思索,找来一根薄木条,一把刻度尺,还有自己在课外小制作活动中用小药瓶装砂子做成的3个各100 g的砝码(在实验室经过校正).然后把薄木条架在一个固定支点o上,a端挂鱼,b端挂三个100 g的砝码,使整个系统处于平衡状态.如图12—27所示.
用刻度尺量出ao=l1,bo=l2,设鱼质量为m,砝码质量为m.根据杠杆原理,mgl1=mgl2,则鱼的质量m=m,将l2、l1、m数值代入公式即可算出鲤鱼质量,这个装置实际上是一支未经校正的杆秤.
上述测量忽略了木条的质量,测量结果产生误差.假如我们考虑木条的质量,可以先把木条支于o点,使它处于水平平衡状态.这样木条所受重力和支点o的支持力,二力平衡,这样杠杆的动力就等于鱼的重力,阻力就等于砝码的重力,根据杠杆平衡条件mgl1′=
mgl2′,所以m=m.消除了由于木条重力所产生的影响,测量结果比较准确.
2.打开马口铁罐头的新工具。
自2024年英国人发明了马口铁罐头以来,人们在任何时候都能尝到世界各地不同季节生产的食品,真是口福不浅.
但由于马口铁罐焊封牢固,人们又为开罐头而大伤脑筋.旧式罐头刀打开罐头时很费力,而且切口不整齐,不注意还会碰破手指,真是“罐头好吃口难开”.
现在,一种新型的罐头刀已经进入家庭,它的结构如图12—28所示,它的形状像一把剪铁丝的钳子,把钳子的两个刀口用两个部件代替:圆盘刀和带旋柄的齿轮.使用时将齿轮从下方,圆盘刀从上方夹住罐头上盖边缘,左手紧握把手,右手旋转旋柄,罐头就自动地旋转,如图12—29所示.同时圆盘刀把上盖沿边缘切开,当圆盘刀沿上盖边缘走一圈时,上盖便被完整地切下来,刀口十分整齐.
在这件小小的工具上运用了不少物理知识,稍加分析受益匪浅.
首先,它像剪铁丝的钳子一样,利用狭窄的刀口(圆盘刀口很窄),施加大的压力以取得很大的压强来剪东西.这个大的压力是通过把手、转轴和刀口组成的省力杠杆,在紧握把手时获得的.
剪铁丝只须一次性用力,铁丝便断,开罐头则不然,需要连续地将罐头盖的边缘切开,需要持续地施力,而且“打一枪,换一地”才行.新型罐头刀利用齿轮和罐头边缘之间的摩擦将罐头带动,真是巧用摩擦为我们服务.由于齿轮和罐头边缘之间压力很大,其齿轮又很粗糙,摩擦力很大,使齿轮转动得很不容易,在齿轮上装上旋柄,构成省力轮轴,这样,用左手紧握把手,右手旋转旋柄就能不很用劲地把罐头盖整齐地切下来了.
人教版九年级物理《杠杆》知识点整理
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