Question

學校組織同學們到農村參加社會實踐活動，小強第一次學習挑擔子，他做了以下兩次試驗，請你根據各下面的要求作答．

（1）他先在扁擔的兩端各掛上50N的重物，擔子很快就平穩(wěn)地挑起來．這時他的肩膀應放在扁擔的什么位置？（只要回答，不要分析）
（2）接著，他又在扁擔的A端加上50N的重物，如圖所示，但他掌握不好擔子的平衡．請你用杠桿平衡知識，幫助他計算出肩膀O應距B端多遠，擔子才能重新水平平衡？（扁擔質量忽略不計）
（3）通過分析杠桿的工作原理，你能總結出作用在杠桿上的動力和阻力的方向有什么特點？

Answer 1

分析：挑擔子是杠桿原理在生活中最常見的應用，要想輕松最好的辦法是讓兩邊力矩平衡，此時不需要手再施加額外的力矩．則本題可由力矩平衡求出支點位置．

解答：解：（1）兩端重物重力相等，要想平穩(wěn)的挑起來，應使兩邊力臂相等，所以他的肩膀應放在扁擔的中點位置．
（2）依題意A、B所受的拉力分別為F_A=2×50N=100N，F_B=50N
設平衡時肩膀離B點距離為L₀，則距離A端L-L₀
由杠桿平衡條件得：F_A（L-L₀）=F_BL₀
∴肩膀離B點距離應為L₀=

FAL

(FA+FB)

=

100N×1.2m

100N+50N

=0.8m；
（3）要想使力矩平衡，則兩力應一個使杠桿順時針轉動，另一力使杠桿逆時針轉動，故兩個力在支點的兩側時，它們的方向相同，兩個力在支點的同一側時，它們的方向相反．（或兩個力作用的方向是杠桿轉動的方向相反）；
答：肩膀應放在扁擔的中點位置；肩膀離B應為0.8m，兩個力在支點的兩側時，它們的方向相同，兩個力在支點的同一側時，它們的方向相反．

點評：扁擔是杠桿原理最簡單但是最實用的一種工具，從中體會一下杠桿原理對我們生產生活的影響．