自己拉自己展品讲解

精讲展品——自己拉自己

各位同学大家好,马上就要迎来暑假了,同学们是不是都很想放松一下呢,那么今天王老师带你们去科技馆体验一件非常有意思的展品。在此之前老师想问问大家在现实生活中我们能否做到自己把自己拉起来呢?的确如果只凭借自己的力量我们没有办法像神话故事中的大力士提着头发就把自己拉起来,但生活中处处皆学问,如果借助我身旁的这件展品会不会有不一样的结果呢?现在我们来到的是三楼的综合展厅,在开始操作之前简单介绍下这件展品,展品名称是自己拉自己,展品是由两把座椅、座椅前方的绳子以及装有滑轮组的支撑结构组成,展品的操作方法很简单,体验者坐在座椅上用手拉动座椅前方的绳子即可。现在让老师给你们示范下。我把自己拉了起来,而且看起来一点也不费力,难道我变成大力士了吗?好了老师也不卖关子了,其中的奥秘就在于座椅上方的滑轮组。先不着急,说到滑轮组,这里我们就要先提到一位伟大的古希腊的哲学家、物理学家、力学家——阿基米德。阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”这句话有着严格的科学依据,阿基米德知道如果利用杠杆,只需用很小的力就能把很重的东西举起来,只要把这个力放在杠杆的长臂上,而让短臂对重物做功就可以。阿基米德花了许多时间去研究,最终提出了“杠杆原理”的概念,通过杠杆原理设计出了许多仪器和机械,值得一提的有灌地机、扬水机、军事上用的抛石机以及我们今天要学到的举重滑轮。简单来说,我们今天看到的这件展品的功臣便是杠杆的一种应用,滑轮是杠杆的变形,属于杠杆类简单机械。那么接下来我们简单了解下杠杆原理。

原理说明:

杠杆原理也称“杠杆平衡条件”,杠杆的五要素有:动力(F1表示),阻力(F2表示),动力臂(L1表示),阻力臂(L2表示),支点(O表示)。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等,用公式表示为:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1· L1=F2·L2),从公式可看出,若使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。在使用杠杆时,为了省力我们可以用动力臂比阻力臂长的杠杆;如果想要省距离,则用动力臂比阻力臂短的杠杆,因此使用杠杆可以省力或可以省距离。根据动力臂与阻力臂的大小关系,杠杆可以分为省力杠杆(动力臂大于阻力臂)、费力杠杆(动力臂小于阻力臂)、等臂杠杆(动力臂等于阻力臂)。那展品中的滑轮组又分别属于哪种杠杆呢?结合本件展品我们仔细观察下,看到在座椅上方有一个滑轮,在最上方横梁处也安置了滑轮,那二者有什么不同呢?当我向下拉绳子的时候中间的这个滑轮也在移动,但横梁处的滑轮却纹丝不动。老师提到了自己能将自己拉起来的功臣是座椅上方的滑轮组,滑轮组是由多个动滑轮、定滑轮组装而成的一种简单机械。使用滑轮时轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮(就是横梁处安置的滑轮),它的作用是改变力的方向,定滑轮的实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径,根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力和不省距离的结论。轴的位置可随着被拉物体一起运动的是动滑轮,动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,换言之它可以省1/2力却多费了1倍距离,动滑轮的作用是可以省力但不可以改变力的方向,所以说动滑轮是省力杠杆的实例。当我们坐在座椅上自己拉自己,忽略其它因素,自身的重量是由绕过动滑轮的几股绳子承担的,动滑轮上有几根绳子,提起重物所用的力就是总重量的几分之一。在本件展品中,一把座椅上方的动滑轮上有6根绳子,另外一把座椅上方动滑轮上有8根绳子,同学们你们说坐在哪把座椅上拉自己更省力呢?展品结合了动定滑轮的优势,既省力又可改变力的方向,所以我们就能轻松的把自己拉起来了。

拓展与延伸:

滑轮组在我们生活中的应用也是非常广泛的,我们经常会在建筑工地看到起重机和塔吊的身影,它们可以用较小的拉力吊起重物,发挥很大作用的主要零件就是滑轮组。还有学校里的旗杆,它的顶部装置的就是定滑轮,向下拉可升起国旗。另外,我们在地铁站乘坐的升降电梯、家里的晾衣架等都是滑轮的应用。

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