剪刀与杠杆

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杠杆是人类生活中常见的简单机械,杠杆可能省力,可能费力,也可能既不省力也不费力.这主要取决于动力臂和阻力臂的大小对比,如果动力臂大于阻力臂则省力,但费距离;如果动力臂小于阻力臂,则费力,但省距离;如果两者相等,就不省力也不费力,既不能省距离,也不费距离.

剪刀也是杠杆.因为用途的不同,它可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆.

一、剪刀的种类

1.剪较硬物体

对于较硬的物体,要用较大的力才能剪开,这说明阻力较大.要用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀.比如剪钢丝的钢丝钳(如图1所示).

2.剪纸或布

对于像纸张、布这类较软的物体,用较小的力就能剪开,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长.用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀.比如裁剪衣物的裁剪剪刀(如图2所示).

近年来,随着对同学们动手能力的重视,研究剪刀这类工具的试题经常出现在物理考试中.

二、典型例题

例1各式各样的剪刀都是一对对的杠杆.如图3所示,要剪开铁皮,应该用_______最合适;剪纸或布时,应该用__________最合适.(选填标号)

解析要用较大的力才能剪开铁皮,这说明阻力较大,要用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀,所以第一空要填乙.

用较小的力就能剪开布这类较软的物体,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长.用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀.所以第二空要填甲.

而丙剪刀一般用于剪树枝;因为一方面树枝较硬,这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短;另一方面,为了加快修剪速度,剪切整齐,要求剪刀刀口要长.用动力臂较长、阻力臂较短同时刀口较长的剪刀.

例2如图4所示是生活中人们常用的指甲剪的示意图.

(1)指甲剪上有几个杠杆?

(2)试说明各杠杆分别是省力杠杆还是费力杠杆.

解析(1)采用假设法――假设手指在A位置用力,则硬棒ABC绕C点转动,而硬棒OBD和OED绕O点转动.因此指甲剪由三个杠杆组成.

(2)对杠杆ABC,手指在A位置用力,C为支点,阻力作用在B点,因为动力臂大于阻力臂,因此它是省力杠杆.对杠杆OBD,动力作用在B点,阻力作用在D点,动力臂小于阻力臂,是一费力杠杆.对于杠杆OED,动力作用在E点,阻力作用在D点,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆.

三、练习

1.剪铁皮用的剪刀是省力杠杆还是费力杠杆?答:_________.工人剪铁皮时,有时用两根铁管套在剪刀柄上(如图5),这是什么道理?答:.

2.如图6是一把家用普通剪刀,使用它来剪物体时( ).

A一定省力

B.一定费力

C.既不省力也不费力

D.可能省力,也可能费力

3.园艺师傅使用如图7所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做的目的是为了( ).

A.增大阻力臂,减小动力移动的距离

B.减小动力臂,减小动力移动的距离

C.增大动力臂,省力

D.减小阻力臂,省力

参考答案:1. 省力杠杆增加动力臂的长度,使得剪铁皮时更省力2.D3.D

近年来物理试题非常强调紧密联系生活,体现了“从生活走向物理,从物理走向社会” 的理念,努力创设能引起同学们兴趣和联系实际的情景,让同学们感受到了科学、技术、社会间的密切联系,拉近了物理与现实生活、生产以及科学技术间的距离,使同学们真正体会到了物理学的应用价值.