力学故事(杠杆原理的实际应用):阿基米德推战船

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适合年龄:6岁以上

难易程度:中级

公元前213年,罗马帝国以大批战船,企图征服位于地中海西西里岛的小国叙拉古。叙拉古是阿基米德的家乡,出于保卫祖国的正义感,他利用科学原理,帮助叙拉古军队取得了胜利。为了准备迎战,叙拉古人造了一批大船。船造好后,却出现了难题:由于船体太大,无法推下海去。

叙拉古国王立即召见阿基米德,并问道:“尊敬的阿基米德先生,眼看战期快到,不知先生有何法子将我国造的大船推下海去,以便作战。”阿基米德回答说:“陛下,我可以利用杠杆原理将船推下海去。”

随后,阿基米德制作了一套滑轮杠杆装置,把系在大船上的绳子末端递给国王,说:“陛下只要将绳子一拉,大船自然就会滑向海里。”果然这招很灵,国王将绳子一拉,不一会儿大船就滑向海面去了。

杠杆原理的实际应用:

在物理学中,我们把在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆,这个固定点叫做支点。在杠杆上作用着两个力,一个是使杠杆转动的力,叫做动力;另一个是阻碍杠杆转动的力,叫做阻力。当我们使用杠杆时,杠杆的转动,不仅与力的大小有关,还与支点到力的作用线的距离有关。

从支点到力的作用线的距离叫做力臂。从支点到动力作用线的距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。从大量的实验中,人们得到了杠杆的平衡条件:

动力×动力臂=阻力×阻力臂

根据这一公式,我们可以得出以下三个结论:

  • 一是当动力臂大于阻力臂时,使用杠杆省力。动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
  • 二是当动力臂小于阻力臂时,使用杠杆费力,但省距离。
  • 三是当动力臂等于阻力臂时,使用杠杆不能省力,只能改变力的方向。

在人们的实际生活和生产中,经常要用到杠杆这一工具。比如,我们用起子开啤酒瓶盖,用羊角锤起钉子,都是运用了杠杆能够省力的原理。

同学们还列举出生活中哪些利用杠杆原理的地方,可以在留言区讨论分享。

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