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梅乐芝经理的科普文章(一)

由一根木棒和绳索组成,类似于老式赶马车的鞭子。使用时,人握住木棒的下端,标枪卡在绳索末端的卡子中,用力向前挥动木棒,标枪在最高速时脱离卡子。3万年前的猎人就使用这种方式狩猎。500年以前,在现墨西哥曾存在古代文明阿兹特克,这种投掷器就是其武器之一,标枪可投掷250米。

在体育比赛中,标枪投掷时,运动员的胳膊就相当于标枪投掷器的绳索,躯干相当于木棒。这种情况下的投掷记录可达100米。

比较可发现,使用投掷器,杠杆效果很明显,投掷距离增加了1.5倍。

2.配重式投石器,回回炮

右边是配重,一般是大量石块。左边是待投掷东西,可以是大型石块破坏防守工事,城墙、燃烧物、毒药、污染物动物尸体,用于制造瘟疫,14世纪蒙古人使用这种方法导致鼠疫流行。由欧洲经伊斯兰地区传入中国,故称之为回回炮。蒙古人在灭亡中国时,使用这种武器进行攻城。攻击距离一般和杠杆长度成正比,大型的攻击距离可以到300米以上。

思考:

1.在什么情况下杠杆无法使用?当木棒断裂时,杠杆就无法使用。所以木棒要足够结实。支撑点也必须有足够承受能力。】

2.木棒在那个地方的受力是最大的?杠杆在使用时,木棒不同区域的受力不同,当支撑点在木棒内部区域时,支撑点处的受力最大。当支撑点在木棒端点时,木棒内部的受力点处受力最大。】

观察:

1.在有条件的情况下,观察老式的秤。看秤杆的粗细有什么变化,并思考为什么。

2.用一次性筷子夹物品,每次都比上一次物品重,当筷子断裂时,观察筷子在何处断裂。

3.在有条件的情况下,观察载重卡车车厢下面的承重梁是什么形状,思考为什么。

4.乒乓球和羽毛球,需要发力时都是手腕用力,这样打出去的球速度才快。

5.人的身体充满了各种杠杆。仰卧起坐,腹肌带动上半躯干运动,组成杠杆系统。后蹬跑,跟腱和脚掌、大腿肌肉和膝盖都组成了杠杆系统。咀嚼时,感受下颌的杠杆系统。仔细观察身体,究竟有多少杠杆系统。

6.双截棍,和长棍、阿塔阿塔相比较,看看区别。少年大卫的武器,牧羊人投石子的装置,和赶马车人的鞭子的区别。

全书读完后,尝试一下问题:

1.在杠杆计算时,忽略的木棒的重量。实际计算时,木棒的重量也要考虑在内,在图3.A中,木棒每米重10斤,左边放置400斤物品,右边要放置多少斤才能撬动?

2.如果支撑点支撑不住会发生什么情况?比如在图3.A中,支撑点为大块的干土。左边放置400斤物品忽略木棒重量,在右边开始慢慢增加物品重量,当物品重量增加到50斤时,支撑的干土开始破碎。此刻,杠杆效果由图2.A变成了图2.B的模式,那么干土受力为多少?

3.杠杆的组合,如何使用2个杠杆,使用100斤向上支撑力来撑住2500斤的物品?

4.图3.A和3.B中,支撑点受力分别为多少?有条件的情况下,观察老式秤使用情况,并观察支撑点的使用状况

5.考虑木棒重量,每米10斤。那么问题3中的组合杠杆,需要多少斤支撑力才能撑住2500斤?

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