『壹』 初中物理力学 杠杆
B段受到的拉力FB=mg=39.5N
A端受到的力FA=G铜-F浮
杠杆平衡条件FA*OA=FB*OB
FA=79N
FA=ρ铜gV-ρ水gV
v=0.001m³
m铜=ρ铜V=8.9kg
『贰』 初中物理杠杆知识点是什么
杠杆受力有两种情况:
1、杠杆上只有两个力:
动力×支点到动力作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离
即动力×动力臂=阻力×阻力臂
即F1×L1=F2×L2
2、杠杆上有多个力:
所有使杠杆顺时针转动的力的大小与其对应力臂的乘积等于使杠杆逆时针转动的力的大小与其对应力臂的乘积。这也叫作杠杆的顺逆原则,同样适用于只有两个力的情况。
(2)初中力学杠杆专题扩展阅读:
杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆,没有任何一种杠杆既省距离又省力
1、省力杠杆
L1>L2,F1<F2,省力、费距离。
如拔钉子用的羊角锤、铡刀,开瓶器,轧刀,动滑轮,手推车 剪铁皮的剪刀及剪钢筋用的剪刀等。
2、费力杠杆
L1<L2,F1>F2,费力、省距离。
如钓鱼竿、镊子,筷子,船桨裁缝用的剪刀 理发师用的剪刀等。
3、等臂杠杆
L1=L2,F1=F2,既不省力也不费力,又不多移动距离。
如天平、定滑轮等。
『叁』 初中物理杠杆题
这里我教你学习化学方法:
化学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然学科,掌握和应用化学科学,对于工农业生产、科技、能源、社会、环境及人类的生活都起着十分重要的作用.那么,怎样才能学好化学呢?
一. 理解双基,掌握化学用语
所谓“双基”即指化学基本概念和基本理论,是化学基础知识的重要组成部分,也是学好化学的基础.它们一般都是用简明精炼的词句表达出来,具有一定的科学性、严密性和逻辑性.学习时不要只局限于熟记,要善于抓住其中的关键“字”、“词”,准确无误地去理解.如催化剂概念的关键词为“能改变”、“反应前后”“质量和化学性质”、“不变”;质量守恒定律重点理解“参加反应”、“质量总和”、“相等”,抓住“三个守恒”(元素、原子、质量).对双基不仅要正确理解,更重要的是应用.所谓“化学用语”是指化学科学在交流、描述及表达物质变化过程中常用到的一些化学术语,如元素符号、化学式、化学方程式等,要能熟练掌握,灵活运用.
二. 立足结构,了解物质性质
化学研究的对象是物质,物质的组成和结构决定了物质的性质,而物质的性质又制约了物质的存在方式、制法和用途.因此在学习元素化合物性质时,应抓住其结构来了解物质性质.如学习氧气时,须思考:氧气是由许多氧分子组成的,而一个氧分子又是由二个氧原子构成的,氧原子最外层6个电子,易得电子,所以氧气的化学性质较活泼,许多物质在常温、点燃或加热时均能与氧气发生化学变化且放出大量的热.在学习了许多物质后,要善于将相关物质构建成知识网络,使知识条理化,以便于牢固掌握.
三. 重视实验,培养动手能力
化学是以实验为基础的自然学科.在研究元素化合物的有关化学性质,进行物质的分离与提纯、鉴别与鉴定等定性定量分析时,一般都要以实验为手段加以验证或探究完成而得出结论,因此要学好化学必须重视实验.从简单的常用仪器的使用、基本操作的训练到复杂实验的设计都要认真操作、大胆试验.在设计实验时要做到科学合理,即装置简单、操作方便、程序合理、现象明显.对老师在课堂上的演示实验要细心观察积极思考,掌握实验的原理、步骤、现象和要领,课本中安排的学生实验和家庭实验是培养动手能力的最好机会,要积极参与认真去做.
四. 注重学法,提高学习效果
初三化学是启蒙化学,基础知识点多而杂,随着知识的积累,有些学生会因学习方法不当而导致化学成绩下滑甚至产生厌学情绪.因此学好化学必须注重学法,提高学习效果.常见的有效学法有:
(1)对偶知识对比记.如化合与分解、氧化与还原等.
(2)物质性质网络记.如对含碳元素的相关物质可构建碳链知识网络系统记忆.
(3)类似知识归类记.如H2和CO的性质,H2和CO2的制备装置等.
(4)化学用语分散记.如元素、原子、分子、化合价、化学式及化学方程式等按知识阶梯分散到各章节记忆.
(5)交叉知识切点记.如物化知识切入点为密度、压强、浮力、重力、杠杆原理、电学等;生化知识切入点为光合作用、呼吸作用、温室效应、臭氧空洞、赤潮现象等.
五. 及时反馈,精练习题
学完每一章节要及时巩固所学知识,检查学习上的薄弱环节,适当选做一些经典习题,但必须克服盲目做题而陷入题海.在做题时不要只就题论题,要尽量拓展思维.如在做计算题时,注意精选一些与日常生活相联系、与探究性学习相结合的好题.在解法上尽量一题多解、一题多变或寻求一解多题规律,培养分析问题、解决问题和创造性学习的能力.
六. 拓展知识,阅读课外读物
为了拓展知识视野、归纳知识内容、提高解题技巧和掌握解题方法,订一份质量高、导向性准、实用性强的同步辅导材料很有必要.如《中学生理化报》设有学法指导、知识归纳、概念辨析、解题技巧、章节训练、竞赛辅导、趣味化学、生活化学及科技动态等栏目,是教与学的良师益友,值得一读
物理:
一)三个基本.基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练.关于基本概念,举一个例子.比如说速率.它有两个意思:一是表示速度的大小;二是表示路程与时间的比值(如在匀速圆周运动中),而速度是位移与时间的比值(指在匀速直线运动中).关于基本规律,比如说平均速度的计算公式有两个经常用到V=s/t,V=(vo+vt)/2.前者是定义式,适用于任何情况,后者是导出式,只适用于做匀变速直线运动的情况.再说一下基本方法,比如说研究中学问题是常采用的整体法和隔离法,就是一个典型的相辅形成的方法.最后再谈一个问题,属于三个基本之外的问题.就是我们在学习物理的过程中,总结出一些简练易记实用的推论或论断,对帮助解题和学好物理是非常有用的.如,"沿着电场线的方向电势降低";"同一根绳上张力相等";"加速度为零时速度最大";"洛仑兹力不做功"等等.
(二)独立做题.要独立地(指不依赖他人),保质保量地做一些题.题目要有一定的数量,不能太少,更要有一定的质量,就是说要有一定的难度.任何人学习数理化不经过这一关是学不好的.独立解题,可能有时慢一些,有时要走弯路,有时甚至解不出来,但这些都是正常的,是任何一个初学者走向成功的必由之路.
(三)物理过程.要对物理过程一清二楚,物理过程弄不清必然存在解题的隐患.题目不论难易都要尽量画图,有的画草图就可以了,有的要画精确图,要动用圆规,三角板,量角器等,以显示几何关系. 画图能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程.有了图就能作状态分析和动态分析,状态分析是固定的,死的,间断的,而动态分析是活的,连续的.
(四)上课.上课要认真听讲,不走思或尽量少走思.不要自以为是,要虚心向老师学习.不要以为老师讲得简单而放弃听讲,如果真出现这种情况可以当成是复习,巩固.尽量与老师保持一致,同步,不能自搞一套,否则就等于是完全自学了.入门以后,有了一定的基础,则允许有自己一定的活动空间,也就是说允许有一些自己的东西,学得越多,自己的东西越多.
(五)笔记本.上课以听讲为主,还要有一个笔记本,有些东西要记下来.知识结构,好的解题方法,好的例题,听不太懂的地方等等都要记下来.课后还要整理笔记,一方面是为了"消化好",另一方面还要对笔记作好补充.笔记本不只是记上课老师讲的,还要作一些读书摘记,自己在作业中发现的好题,好的解法也要记在笔记本上,就是同学们常说的"好题本".辛辛苦苦建立起来的笔记本要进行编号,以后要经学看,要能做到爱不释手,终生保存.
(六)学习资料.学习资料要保存好,作好分类工作,还要作好记号.学习资料的分类包括练习题,试卷,实验报告等等.作记号是指,比方说对练习题吧,一般题不作记号,好题,有价值的题,易错的题,分别作不同的记号,以备今后阅读,作记号可以节省不少时间.
(七)时间.时间是宝贵的,没有了时间就什么也来不及做了,所以要注意充分利用时间,而利用时间是一门非常高超的艺术.比方说,可以利用"回忆"的学习方法以节省时间,睡觉前,等车时,走在路上等这些时间,我们可以把当天讲的课一节一节地回忆,这样重复地再学一次,能达到强化的目的.物理题有的比较难,有的题可能是在散步时想到它的解法的.学习物理的人脑子里会经常有几道做不出来的题贮存着,念念不忘,不知何时会有所突破,找到问题的答案.
(八)向别人学习.要虚心向别人学习,向同学们学习,向周围的人学习,看人家是怎样学习的,经常与他们进行"学术上"的交流,互教互学,共同提高,千万不能自以为是.也不能保守,有了好方法要告诉别人,这样别人有了好方法也会告诉你.在学习方面要有几个好朋友.
(九)知识结构.要重视知识结构,要系统地掌握好知识结构,这样才能把零散的知识系统起来.大到整个物理的知识结构,小到力学的知识结构,甚至具体到章,如静力学的知识结构等等.
(十)数学.物理的计算要依靠数学,对学物理来说数学太重要了.没有数学这个计算工具物理学是步难行的.大学里物理系的数学课与物理课是并重的.要学好数学,利用好数学这个强有力的工具.
(十一)体育活动.健康的身体是学习好的保证,旺盛的精力是学习高效率的保证.要经常参加体育活动,要会一种,二种锻炼身体的方法,要终生参加体育活动,不能间断,仅由兴趣出发三天打鱼两天晒网地搞体育活动,对身体不会有太大好处.要自觉地有意识地去锻炼身体.要保证充足的睡眠,不能以减少睡觉的时间去增加学习的时间,这种办法不可取.不能以透支健康为代价去换取一点好成绩,不能动不动就讲所谓"冲刺","拼搏",学习也要讲究规律性,也就是说总是努力,不搞突击.
『肆』 一道初中的物理杠杆题目
你在我这个回答的后面点“追问”,出来的框中,点“图片”,再来出来的对话框中找到你的图,双击你的图,就可发上了
『伍』 有关物理杠杆的专题报告
http://www.white-collar.net/02-lib/01-zg/03-guoxue/%C6%E4%CB%FB%C0%FA%CA%B7%CA%E9%BC%AE/%D7%A8%CC%E2%C0%E0/%CE%C4%BB%AF/%D6%D0%B9%FA%B9%C5%B4%FA%BF%C6%BC%BC%B3%C9%BE%CD/Resource/Book/E/JXCKS/TS011100/0017_ts011100.htm
三物理学
中国古代的力学知识
自然科学史研究所 戴念祖
力学是研究力和机械运动的科学。一个物体在时间、空间中的位置发生变动,就叫机械运动。自然界中一切物体都在作机械运动,即使表面看来静止的桌椅、不动的教室,也时刻在随地球一起转动。力是物质间的一种相互作用,机械运动状态的变化就是这种相互作用引起的。静止的或运动的状态不变化,都意味着其中各种力的相互平衡。力学知识起源于对自然现象的观察和生产劳动。在中国古代有丰富的力学知识。
简单机械
杠杆、滑轮和斜面,物理学上称作简单机械。
杠杆的使用或许可以追溯到原始人时期。当原始人拾起一根棍棒和野兽搏斗,或用它撬动一块巨石,他们实际上就是在使用杠杆。石器时代人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆束在一起;或者在石器上凿孔,装上木柄(如图左)。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
杠杆在中国的典型发展是秤的发明和它的广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点,一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以称量物体的重量。古代人称它“权衡”或“衡器”。“权”就是砝码或秤锤,“衡”是指秤杆。迄今为止,考古发掘的最早的秤是在长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。它是公元前四到三世纪的制品,是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。古代中国人还发明了有两个支点的秤,俗称铢秤。使用这种秤,变动支点而不需要换秤杆就可以称量比较重的物体。这是中国人在衡器上的重大发明之一,也表明中国人在实践中完全掌握了阿基米德杠杆原理。
《墨经》一书最早记述了秤的杠杆原理。《墨经》是战国时期以鲁国人墨翟(约前468-前376)为首的墨家著作。墨翟和他的弟子们以刻苦耐劳、参加生产、勇敢善战著称。因此,他们的著作中留下了许多自然科学知识。
《墨经》把秤的支点到重物一端的距离称作“本”(今天通常称“重臂”),把支点到权一端的距离称作“标”(今天称“力臂”)。《墨经·经下》中说:第一,当重物和权相等而衡器平衡时,如果加重物在衡器的一端,重物端必定下垂;第二,如果因为加上重物而衡器平衡,那是本短标长的缘故;第三,如果在本短标长的衡器两端加上重量相等的物体,那么标端必下垂。(“衡,加重于其一旁,必垂。权、重相若也相衡,则本短标长;两加焉,重相若,则标必下。”)墨家在这里把杠杆平衡的各种情形都讨论了。他们既考虑了“本”和“标”相等的平衡,也考虑了“本”和“标”不相等的平衡;既注意到杠杆两端的力,也注意到力和作用点之间的距离大小。虽然他们没有给我们留下定量的数字关系,但这些文字记述肯定是墨家亲身实验的结果,它比阿基米德发现杠杆原理要早约二百年。
桔槔也是杠杆的一种。它是古代的取水工具。作为取水工具,一般用它改变力的方向。为其他目的使用时,也可以改变力的大小,只要把桔槔的长臂端当作人施加力的一端就行。春秋战国时期,桔槔已成为农田灌溉的普通工具。
滑轮,古代人称它“滑车”。应用一个定滑轮,可改变力的方向;应用一组适当配合的滑轮,可以省力。至少从战国时期开始,滑轮在作战器械、井中提水等生产劳动中被广泛应用。传说公元前四世纪,巧匠公输般为季康子葬母下棺,创制了转动机关(见《礼记正义》卷十),可能就是指的滑轮。汉代画像砖和陶井模型都有滑轮装置。
滑轮的另一种形式是辘轳。把一根短圆木固定于井旁木架上,圆木上缠绕绳索,索的一端固定在圆木上,另一端悬吊水桶,转动圆木就可提水。只要绳子缠绕得当,绳索两端都可悬吊木桶,一桶提水上升,另一桶往下降落,这就可以使辘轳总是在作功。辘轳大概起源于商末周初(公元前十一世纪)。据宋代曾公亮(998-1078)著《武经总要前集》卷十一《水攻·济水府》,周武王时有人以辘轳架索桥穿越沟堑的记载。唐代刘禹锡(772-842)描写了他亲自所见的一种叫“机汲”的提水机械,它是把辘轳和架空索道联合并用,以便把山下流水一桶桶地提上山顶,既浇田地又省力(《刘梦得文集》卷二十七《机汲记》)。
最早讨论滑轮力学的还是《墨经》。《墨经·经下》把向上提举重物的力称作“挈”(qí),把自由往下降落称作“收”,把整个滑轮机械称作“绳制”。《墨经》中说:以“绳制”举重,“挈”的力和“收”的力方向相反,但同时作用在一个共同点上。提挈重物要用力,“收”不费力,若用“绳制”提举重物,人们就可省力而轻松。(“挈与收反。”“挈,有力也;引,无力也。不必所挈之止于施也,绳制之也。”)又说:在“绳制”一边,绳比较长,物比较重,物体就越来越往下降;在另一边,绳比较短,物比较轻,物体就越来越被提举向上。(“挈,长重者下,短轻者上。”)又说:如果绳子垂直,绳两端的重物相等,“绳制”就平衡不动。(“绳下直,权重相若则正矣。”)如果这时“绳制”不平衡,那么所提举的物体一定是在斜面上,而不是自由悬吊在空中。我们对于墨家的丰富的力学知识就不能不赞佩!
尖劈能以小力发大力。早在原始社会时期,人们所打磨的各种石器,如石斧、石刀、骨针、镞等等,都不自觉地利用了尖劈的原理。墨家在讨论滑轮的功用说到它省力时,就把它比喻作“锥刺”。汉代王充说:“针锥所穿,无不畅达;使针锥末方,穿物无一分之深矣。”(《论衡·状留篇》)墨家和王充等人清楚地知道尖劈原理的经验法则。
在日常生活中常应用的尖劈之一是楔子,木楔或金属楔。人们常用它加固各种器具。唐代李肇讲过这样的故事:
在苏州建造重元寺时,工匠疏忽,一柱未垫而使寺阁略有倾斜。若是请木工再把寺阁扶正,费工费事又费钱。寺主为此十分烦恼。一天,一外地僧人对寺主说:不需费大劳力,请一木匠为我作几十个木楔,可以使寺阁正直。寺主听他的话,一面请木工砍木楔,一面摆酒盛宴外地僧人。饭毕,僧人怀揣楔子,手持斧头,攀梯上阁顶。只见他东一楔西一楔,几根柱子楔完之后,就告别而去。十几天后,寺阁果然正直了。(李肇:《唐国史补》卷中)
小小几个尖劈,作用却这样巨大!
斜面的力学原理和尖劈相同。人们在推车行平地和上坡时发现用力不同。成书于春秋战国之际的《考工记·辀(zhōu)人》中说:“登阤者,倍任者也。”这就是说,推车上坡,要加倍费力气。用双手举重物到一定高度和用斜面把同样的重物升到同一高度,自然后者容易得多。《荀子·宥坐》中说:“三尺之岸而虚车不能登也,百仞之山任负车登焉。何则?陵迟故也。”人们不能把空车举上三尺高的垂直堤岸,却能把满载的车推上百仞高山。这是为什么?因为高山的路面坡度斜缓(“陵迟”)。这正是斜面物理功用的最好总结。
重心和平衡
要使物体平稳地置于桌面上,就要考虑它的重心和平衡的问题。从物理学观点看,通过物体的重心和桌面垂直的线(或面)要维持在这一物体的支持面里;否则,这一物体就很容易倒下。在日常生活中涉及重心和平衡的例子随手可拾。商代的酒器斝(jiǎ)有三足,它的重心总是落在三足点形成的等边三角形里。西汉中山靖王刘胜墓出土的朱雀铜灯,体现了工匠关于重心的巧妙构思。东汉铜奔马,三足腾空,一足落地。但是它的重心刚好落在支撑足上,因此,即使支撑面很小,看来好像容易倾倒,其实是稳定平衡的。在杂技表演中走绳的演员手握长杠或持雨具;单臂撑的演员,他的两腿总要弯过自己的头顶。这些道具或造形,不仅在于美和险的结合,让人惊心动魄,更重要的是演员必需采取的安全措施:保持自己的重心和平衡。
大概在西周时期,聪明的工匠制造了一件盛水的“欹器”。“欹”(qī)的意思是倾斜。它可以随盛水的多少而发生倾斜变化。不装水时,它成倾斜状态;装上一半水时,就中正直立;装满水时,它就自动翻倒,把所盛水倒出。《荀子·宥坐》把它描写作“虚则欹,中则正,满则覆。”所以会出现这种现象,是由于欹器的重心随盛水的多少而发生变化的缘故。有一天,孔子(前551-前479)在鲁庙中见到这种欹器,立即让他的弟子们注水实验。然后,他感慨地说:“吁!恶有满而不覆者哉!”意思是告诫弟子,要谦虚,切戒自满。汉代以后,不断地有人制造各种欹器,充分体现中国人掌握了有关的力学知识。
隋唐时期,或许由于饮酒之风盛行,人们制作了一种劝人喝酒的玩具,经匠心雕刻的木头人,称作“酒胡子”。把它置于瓷盘中,“臲(niè)卼(wù)不定”、“俯仰旋转”、“缓急由人”。(见王定保著:《唐摭言》卷十二《海敍不遇》)也有用纸制作的,“糊纸作醉汉状,虚其中而实其底,虽按捺而旋转不倒也。”(见赵翼(1727-1814)著:《陔余丛考》卷三十三)现在把这些玩具叫不倒翁。另一种劝酒器,虽叫不倒翁,但转动摇摆后最终会倒下。宋代张邦基说:“木刻为人,而锐其下,置之盘中,左右欹侧,僛(qī)僛然如舞之状,久之力尽乃倒。”(张邦基:《墨庄漫录》卷八)这种玩具指向某人或倒向某人,某人当饮酒。
从这些历史文献记载中可以看出,前一种不倒翁的重心略低于木头人下半圆的中心,后一种略高于下半圆的中心,由于它们重心位置不同,造成它们左右摇摆后的不同后果。而古代人把它们制成半圆形下身,并且“虚其中而实其底”,正说明他们有意识地利用重心位置和平衡的关系。
西汉初年(公元前二世纪)成书的《淮南子·说山训》曾就本末倒置而造成不平衡的现象总结说:“下轻上重,其覆必易。”
东汉王充对平衡问题作了极好的论述:“圆物投之于地,东西南北无之不可,策杖叩动,才微辄停。方物集地,一投而止,及其移徙,须人动举。”(《论衡·状留篇》)“策杖”是赶马用的木棍。圆球投落地面,东西南北随遇滚动,只有用棍子制止它,它才会静止一会儿。方形物体投落地面,立即就静止在那儿。如果要它移动,就需要施加外力。这些现象正是力学中随遇平衡和稳定平衡的典型例子。
力
力是物理学中很重要、很基本的概念,它的形成在物理学史上经过了漫长的时间,直到十七、十八世纪,物理学家才对它作出准确的定义。
在甲骨文中,“力”字像一把尖状起土农具耒。用耒翻土,需要体力。这大概是当初造字的本意。
《墨经·经上》最早对力作出有物理意义的定义:“力,刑之所以奋也。”“刑”通“形”,表示一切有生命的物体。“奋”的原意是鸟张开翅膀从田野里飞起,墨家用它描述物质的运动或精神的状态改变,如同今日常用词“奋飞”、“奋发”“振奋”等含义一样。由此可见,墨家定义力是指有形体的状态改变;如果保守某种状态就谈不上奋,也就无需用力了。《墨经》还举了一个例子,从地面上举起重物,就要发“奋”,需要用力。(力,重之谓。下,与,重奋也。”“与”是“举”的省文。)墨家定义力,虽然没有明确把它和加速度联系在一起,但是他们从状态改变中寻找力的原因,实际上包含了加速度概念,它的意义是极其深刻的。
在浩瀚的中国历史典籍中记述了各种各样的力,其中人们对惯性力和重力的认识是值得称道的。
战国初期成书的《考工记·辀人》最早记述了惯性现象。它描述赶马车的经验,说道:“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉。”“劝登马力”就是赶马车,劝马用力。辀指小车。这句话的意思是,在驾驶马车过程中,即使马不再用力拉车了,车还能继续往前一小段路。
对重力现象最早作出描写的是《墨经·经下》。它指出,凡是重物,上不提挈,下无支撑,旁无力牵引,就必定垂直下落。(“凡重,上弗挈,下弗收,旁弗劫,则下直。”)这就是说,当物体不受到任何人为作用时,它作垂直下落运动。这正是重力对物体作用的结果。
在力学中有一条法则:一个系统的内力没有作用效果。饶有趣味的是,中国人发现和这有关的现象惊人地早。《韩非子·观行篇》中最早提出了力不能自举的思想:“有乌获之劲,而不得人助,不能自举。”乌获,据说是秦武王宠爱的大力士,能举千钧之重。但他却不能把自己举离地面。
东汉王充也说:“古之多力者,身能负荷千钧,手能决角伸钩,使之自举,不能离地。”(《论衡·效力篇》)似乎很可悲,一个身能负千钧重载、手能折断牛角、拉直铁钩的大力士,却不能把自己举离地面。然而,这正是真理所在。再大力气的人,也不能违背上述那条力学法则。因为当自身成为一个系统时,他对自己的作用力属于内力。系统本身的内力对本系统的作用效果等于零。否则,今天就不会有这样的口头禅来嘲讽一个人的能耐是有限的:“你有本事,你也不能揪着自己的头发使自己离地三寸。”
刻舟求剑
船、河岸和水三者之间谁在运动?天和地、月和云谁在运动?这是古代人最关心的运动学问题。这里既涉及参考坐标的重要性,也和相对运动问题有关。
船、河岸和水三者谁在运动的问题,曾经几乎同时困扰了古代东西方的哲人。古希腊亚里士多德(前384-前322)曾经提出,停泊在河中的船实际上处于运动之中,因为不断有新水流和这船接触。“不能同时踏进同一条河”的命题就是由此而来的。古代中国人以自己的思考方式回答这些问题。
晋代天文学家束皙(xī)解释“仰游云以观月,月常动而云不移”的现象说:“乘船以涉水,水去而船不徙矣。”(见《隋书·天文志上》)这个立论方式恰和亚里士多德相反。束皙认为,运动着的船实际上是不运动的,如果过江时一直保持船和河岸垂直指向对岸,船和河床的相对位置就不改变。把参考坐标取在过江线或河床上这时就得出“水去而船不徙”的结论。另一种看法是,让船和水同速漂流,把参考坐标取在整个水流上,船对于水也不发生位置移动。
从物理学看,决定空间位置或物体运动与否必需有一个参考系。否则,就会“东家谓之西家,西家谓之东家,虽皋陶(yáo)为之理,不能定其处。”(《淮南子·齐俗训》)连古圣皋陶都不能断定是非。不清楚参考坐标的人,就像“刻舟求剑”一样胡涂。
刻舟求剑的故事出于战国末期吕不韦(?-前235)主持编纂的《吕氏春秋》。它所包含的物理意义是极其深刻的。这个故事说:有一个楚国人乘船过江,他身上的佩剑不小心掉落江中。他立即在船舱板上作记号,对他的船友说:“这是我的剑掉落的地方。”到了河岸,船停了,他就在画记号的地方下水找剑。“舟已行矣,而剑不行。求剑若此,不亦惑乎?”(《吕氏春秋·慎大览·察今篇》)这样找自己的剑,不是犯胡涂吗?从故事编纂者的口气看,他是知道怎样找到掉落江中的剑的。从物理角度看,找到这把剑有几种办法:第一,记下掉落位置离岸上某标志的方向和距离。这就是说,以河岸作为参考坐标。第二,在船不改变方向和速度的情况下,记下剑掉落时刻、船速和航行时间,据此求出靠岸的船和剑掉落地点的距离。这就是说,以船作为参考坐标。
参考坐标选取适当与否,对解决运动学和动力学中的问题是很重要的。在相对运动中,选取不同的坐标就有不同的运动结论。
前面提到过的束皙曾说:“仰游云以观月,月常动而云不移。”(《隋书·天文志上》)晋代葛洪(283-363)说:“见游云西行,而谓月之东驰。”(《抱朴子内篇·塞难》)南朝梁元帝萧绎(508-554)的诗《早发龙巢》提到在行船舱板上人们的感觉说:“不疑行舫动,唯看远树来。”(见丁福保编:《全汉三国晋南北朝诗》下册《全梁诗》卷下,中华书局1959年版,第957页)敦煌曲子词中有句:“看山恰似走来迎”(见王重民辑《敦煌曲子词集》(修订本),商务印书馆1956年版,第31页)。由于参考坐标的关系,原来不动的物体都成为运动的了。这是并不奇怪的。令人惊奇的是,这些极其典型的相对运动的事例,很早就成为中国文人笔下的力作佳句。
然而,古代人在判断“天”和“地”的相对运动时,并不像上述事例那么简单明了。在古代人看来,“天左旋,地右动。”(《春秋纬·元命苞》)也就是说,以天上星体的东升西落(左旋)来证明地的右旋运动。汉代王充在《论衡·说日篇》中提出了另一种看法:日月星体实际上是附着在天上作右旋运动的,只是因为天的左旋运动比起日月星体的右旋运动来要快,这才把日月星体当成左旋。这种情形就像蚂蚁行走在转动着的磨上,人们见不到蚂蚁右行,而只看见磨左转,因此以为蚂蚁也是左行的。(“当日月出时,当进而东旋,何还始西转?系于天,随天四时转行也。其喻若蚁行于硙上,日月行迟天行疾,天转日月转,故日月实东行,而反西旋也。”)《晋书·天文志》中也说:“天旁转如推磨而左行,日月右行,随地左转,故日月实东行,而天牵之也西没,譬如于蚁行磨石之上,磨左旋而蚁右去,磨疾而蚁迟,故不得不随磨以左回焉。”我们暂且不管“天”是什么,是否在运动,仅从物理学看,王充等人的思想是高明的,他们不仅看到了相对运动,而且还企图以相对速度的概念来确定运动的“真实”情况。
在历史上,许多人参加了这场左右旋的争论。到了宋代,由于理学大师朱熹的名气,他所坚持的“左旋说”又占了上风。这场争论,长达二千多年。直到明代,伟大的科学家朱载堉作出物理判决之后,还争论未了。朱载堉说:“左右二说,孰是耶?曰,此千载不决之疑也。人在舟中,蚁行磨上,缓速二船,良驽二马之喻,各主一理,似则皆似矣。苟非凌空御气,飞到日月之旁,亲睹其实,孰能辨其左右哉?”(《律历融通》卷四《黄钟历议·五纬》,载《乐律全书》)天和地、人和舟、蚁和磨、快慢二船、良驽二马,如果没有第三者作参考坐标,就很难辨明它们各自的运动状态。从物理学看,两个彼此作相对运动的物体A和B,既可以看作A动B不动,也可以看作B动A不动。这两种看法都有效。若要争论它们的运动方向或谁动谁静,那真是“千载不决之疑”。朱载堉的回答完全符合运动相对性的物理意义。然而,朱载堉不明白,即使飞到日月旁,也不能“辨其左右”,而只能回答“似则皆似矣”。
以相对运动的观点来解释天地的运动,在古代的东西方都是一致的。但像朱载堉那样对相对运动作出物理判决的人,在西方只有比朱载堉稍后的伽利略算是最早的。
要解决地静还是地动的问题,关键是要提出令人信服的证据证明地动的不可觉察性。这样,才能牢固地确立地动的观念。完成这任务,在近代物理学史上是伽利略的功劳。然而,古代中国人却从经验事实中总结出这一伟大的发现。
早在汉代成书的《尚书纬·考灵曜》中说道:“地恒动不止,而人不知。譬如人在大舟中,闭牖(yǒu)而坐,舟行而人不觉也。”关闭的船舱,在物理学著作中被看成是最普通、最易被理解的近似的惯性系统。在一个封闭的惯性系统里,无论什么样的力学实验都不能判断这一系统是处在静止状态还是在作匀速直线运动。这个原理又称“伽利略相对性原理”。可是,在伽利略之前大约一千五百年,中国人就提出了这个原理的最古老的说法。这是中国科学史上最伟大的理论成就之一。
浮 力
沉浸在液体中的物体都受到液体的浮举作用。在中国关于浮力原理的最早记述见于《墨经·经下》,大意说:形体大的物体,在水中沉下的部分很浅,这是平衡的缘故。这一物体浸入水中的部分,即使浸入很浅,也是和这一物体平衡的。这种情况就像市上的商品交易,一件甲种商品可以换取五件乙种商品一样。(“荆(形)之大,其沈(沉)浅也,说在具(衡)。”“沈(沉)、荆(形)之具(衡)也,则沈(沉)浅,非荆(形)浅也。若易五之一。”)
《墨经》的这段文字,对浮力原理表达不确切。它没有看到浮体沉浸水中的部分正是这一物体所排开的液体,所排开的液体重量恰好等于浮力;是浮力和浮体平衡,而不是沉浸水中的部分和整个浮体平衡。但是,纵观整段文字,表明墨家已懂得这种关系。他们是阿基米德之前约二百年表达这一原理的。
浮力原理在我国古代得到广泛应用,史书上也留下了许多生动的故事。
三国时期有个早卒的神童叫曹冲(196-208),他是曹操的儿子。他曾经提出“以舟称象”。没有现代的衡器而要称量几吨重的大象是令人为难的。曹冲说:把大象赶到船上,记下船在河中下沉的位置。然后,把大象拉上岸,把石头陆续装入船中,直到装载石头的船下沉到刚才那个记号为止。再分别称出船中石头的重量,石头的总重就是大象的重。(《三国志》卷二十《魏书·邓哀王冲传》)
曹冲称象的方法,正是浮力原理的具体运用。在中国历史上,据记载,有比曹冲更早的类似故事。东周燕昭王(?-前279)有一大猪,他命司衡官用杆秤称它的重量。结果,折断十把杆秤,猪的重量还没有称出来。他又命水官用浮舟量,才知道猪的重量。(见《玉函山房辑佚书》卷七十一《苻子》)
除了用舟称物之外,用舟起重也是中国人的发明。据史籍记载,蒲津大桥是一座浮桥。它用舟做桥墩,舟和舟之间架板成桥。唐玄宗开元十二年(公元724年)在修理这桥时,为加固舟墩,在两岸维系巨缆,特增设铁牛八只作为岸上缆柱。每头铁牛重几万斤。三百多年后,到宋仁宗庆历年间(公元1041年到1048年),因河水暴涨,桥被毁坏,几万斤的铁牛也被冲入河中。这桥毁后二十多年,真定县僧人怀丙提出打捞铁牛、重修蒲津桥的主张。他打捞铁牛的方法是:在水浅时节,把两只大船装满土石,两船间架横梁巨木,巨木中系铁链铁钩,用这铁钩链捆束铁牛。待水涨时节,立即把舟中土石卸入河中。本来就水涨船高,卸去土石后船涨得更高,于是铁牛被拉出水面。(见《宋史·僧怀丙传》)另一记载和这方法稍有不同:在一只船上架桔槔,桔槔短臂端用铁链系牛,长臂端系在另一巨船上。待水涨时,在另一船上装满土石。这样,铁牛被桔槔从河底拉起并稍露水面。(见吴曾著《能改斋漫录》卷三《河中府浮桥》)
可能怀丙打捞铁牛用了这两种方法。怀丙是中世纪伟大的工程力学家。他创造的浮力起重法,曾在十六世纪由意大利数学家卡尔达诺(1501-1576)用来打捞沉船。怀丙打捞铁牛(两种方法)。
液体的表面张力现象
表面张力是发生在液体面上的各部分互相作用的力,它是液体所具有的性质之一。表面薄膜、肥皂泡、球形液滴等都是由于表面张力而形成的。
宋代张世南在《游宦纪闻》卷二中曾记载了一种检验桐油好坏的方法。他说:“验真桐油之法,以细篾一头作圈状,入油蘸。若真者,则如鼓面挽(mán)圈子上。渗有假,则不着圈上矣。”这种用竹蔑圈试桐油好坏的方法,虽然见于宋代的书籍,在这以前人们一定早已在应用了。
我们现在知道,液体能不能附着在这样的竹蔑圈上,和它的表面张力大小有关。而表面张力也和液体里含的杂质有关。液体含杂质,会使液体表面张力大大减小。因此,如果桐油里含的杂质比较多,它的表面张力比较小,就不能在竹篾圈上形成一层鼓面状薄膜。我国古代测试桐油好坏的方法,表明人们在实践中掌握了关于表面张力的科学道理。今天学校里给学生演示表面张力现象的常用仪器,也就是一个圆圈,只是一般不用竹篾而用铁丝做成的罢了。
据载,明熹宗朱由校(1605—1627)玩过肥皂泡。当时人称它“水圈戏”。方以智(1611—1671)说:“浓碱水入秋香末,蘸小篾圈挥之,大小成球飞去。刘若愚言,熹宗能戏,以水抛空中成圈。”(《物理小识》卷十二《水圈戏》)
水的表面张力虽然不算大,但是如果把像绣花针那样的比较轻的物体小心地投放水面(特别是布满气泡的水面),针也能由于水的表面张力而不下沉。我国古代的妇女们就利用这种现象于每年七月七日(农历)进行“丢针”的娱乐活动。明代刘侗(约1594—约1637)、于奕正合写的《帝京景物略》一书卷二《春场》中在记述“丢针”时写到,由于“水膜生面,绣针投之则浮。”这些话表明当时的人们已经提出了表面张力的物理效应的问题。
虹吸管和大气压力
虹吸管,在古代叫“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。北魏道士李兰做称漏,也用了渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。宋代曾公亮在《武经总要前集》卷六《寻水泉法》中,有用竹筒制作虹吸管把被峻山阻隔的泉水引下山的记载。
在生产和生活的实践中,我国古代还应用了唧筒。唧筒作为战争中一种守城必备的灭火器,在军事书中经常讲到。宋代苏轼(1037—1101)的《东坡志林》卷四中,曾经记载四川盐井中用唧筒来把盐水吸到地面,它说,以竹为筒,“无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。”明代俞贞木的《种树书》中也讲到用唧筒激水来浇灌树苗的方法。
我们知道,虹吸管一类的虹吸现象是由于大气压力的作用而产生的。唧筒也是这样。正是由于广泛使用了虹吸管和卿筒一类器具,有关它们吸水的道理也就引起了古代人的探讨。
南北朝时期成书的《关尹子·九药篇》中说:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则不降。”这里讲的有两个小孔的瓶子能倒出水,闭住一个小孔就倒不出水,这个现象
『陆』 初中物理简单杠杆题目(要解析)
重力的作用点在重心即A点
(阻力)
手向上支撑的力F看作动力,其作用点在手掌处设为B点
(动力)
支点只能是在脚尖处,设为O点
由杠杆原理:
G
x
OA
=
F
x
OB
F=
G
x
OA
÷OB
=
600x1.5÷0.9
=1000N
『柒』 关于初中物理杠杆所有的知识点
杠杆
1、
定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
说明:①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。
2、
五要素——组成杠杆示意图。
①支点:杠杆绕着转动的点。用字母O
表示。
②动力:使杠杆转动的力。用字母
F1
表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母
F2
表示。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。
3、
研究杠杆的平衡条件:
杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2
也可写成:F1
/
F2=l2
/
l1
4、应用:
名称
结
构
特
征
特
点
应用举例
省力
杠杆
动力臂
大于
阻力臂
省力、
费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力
杠杆
动力臂
小于
阻力臂
费力、
省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力
不费力
天平,定滑轮
五、滑轮
1、
定滑轮:
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:等臂杠杆
③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
2、
动滑轮:
①定义:和重物一起移动的滑轮。
②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍
的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
3、
滑轮组
①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
②特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
『捌』 初中物理 杠杆!!难题
一、B
设支点为O,A端挂200N物体,B端挂300N物体。OA的力臂为L1 OB为L2
200*L1=300*L2 得:L1/L2=3/2
同时“-50N”: A端:150*L1 B端:250*L2=250*(2/3)*L1>150*L1
二、
开始时:G1*OA=G2*OB 因为OA<OB 所以G1>G2
同时移动:左边:G1*(OA-X)=G1*OA-G1*X
右边:G2*(OB-X)=G2*OB-G2*X
由上可知: G1*X>G2*X 左边<右边
所以,选B