33 杠杆那些事儿
人教编辑部内。
生物爱和文瑾趴在床上看一本人教版初三物理书。
文瑾问到：“生物爱，什么是杠杆啊？”
生物爱：“杠杆？这个咱们初三才学。一根硬棒，在力的作用下绕着固定点转动，这就是杠杆。像什么剪刀、跷跷板都是杠杆。”
小物理：“不知道你们听说过这么句话没有，给我一个支点，我就能撬起整个地球！”
“听说过，”生物爱说，“其实，每一个人都完全具有撬动地球的能力，或许有的人正是缺少支点。”
文瑾：“原来我还没上小学的时候就做过一道题，大约莫说的是两个人准备抬一块特重的石头，其中一个人说用绳子缚住两个人抬，另一个人不同意，说应该用棒撬。这题就问你哪种方法省力。”
“后者呗！”小物理说。
“那时候，那道题我还不会做，就去看答案，答案上果然说的是棒撬省力。我这些年一直在 思考，却一直思考不出其中的原理。”文瑾拿起书说。
“现在明白了？”生物爱看着文瑾。文瑾点点头。
“孩子们讨论什么呢？”LCL走了进来。
文瑾：“林老师，我还是不明白一点，为什么杠杆可以起到省力的作用呢？”
LCL：“杠杆分为两种，一种是省力杠杆，一种是费力杠杆。……”
生物爱和文瑾瞪大眼睛：“还有费力杠杆？”
LCL笑着说，“有哇，杠杆不一定都是省力的吗。这省力杠杆就是你们所说的用很小的力就能撬动很重的石头的那种杠杆。原因在于，它的动力臂长于阻力臂。”
“那什么是力臂呢？”文瑾问道。
“我来解释，”小物理说，“如果你们要知道力臂是什么，先必须要清楚什么是支点、动力、阻力。支点，就是杠杆绕着转动的一个中心点；动力（F1）是使杠杆转动的力；阻力（F2）顾名思义，是阻碍杠杆转动的力。你们明白了以后，理解动力臂和阻力臂就不怎费劲了。动力臂（L1）是支点到动力作用线的距离，阻力臂（L2）是从支点到阻力作用线的距离。”
生物爱和文瑾疑惑：“作用线？”
小物理拿过那本初三物理书，翻到第64页，说“你们看这3个图。哦对了，忘了告诉你们，杠杆平衡条件有个公式，那就是F1L1=F2L2。"
LCL：“省力杠杆这明白了吗？”生物爱和文瑾翻了一页书，点点头。
LCL：“相反，这费力杠杆啊，就是 动力比阻力要大。也就是动力臂短于阻力臂。这种杠杆虽然费力，但省了距离。”
小物理：“唉，你们要真学了杠杆，就有做图题了。”生物爱：“杠杆也有作图题？”“是，”小物理说，“咱们不是说的动力臂L1是从支点到动力作用线的距离么？阻力臂L2不是从支点到阻力作用线的距离么？我先问问你们，这 两点之间 什么最短 啊？”文瑾说，“垂线段最短。”“所以说么，你真到做图的时候就要在F1和L1接触点、F2和L2接触点那里画个直角符号，才能说明那是距离。”
LCL：“对了，让你们看一个网页。”LCL一条鱼似的到了电脑前，打开一个网页
“http://www.pep.com.cn/czwl/czwljszx/czwlzkzl/czwlfxcl/201005/t20100520_646537.htm”
LCL：“你们看图1，就知道该怎么画力臂来着。距离一定要标直角符号。”

“这你们看见了没，动力和阻力作用线都可以延长或者 反向延长，能够画出力臂就行。”LCL说。
生物爱和文瑾接着往下翻网页，生物爱说：“难道动力和阻力不是相反方向的吗？”
LCL摇摇头说：“错误就在这里，动力和阻力不一定是相反方向的。你们看一下64页那个乙图，这个还比较好理解，两个人坐跷跷板，说的简单些他们是不是都在往下压啊？这力的方向就是向下的。如果动力阻力的方向真的是相反的，杠杆还能平衡吗？自己想一下。”
小物理：“对。还有甲图，那个人在撬起石头的时候手在往下用力，阻力F2说的就是石头的重力。”
LCL：“还一个做图的大问题是，找错了支点O。你们看这道题，”LCL拿了一张图。【如下图所示】

“这是一位渔民在把渔网打捞上来时的场景。你们找一下支点在哪里。”LCL说。
“支点？在这里吧？”文瑾指着鱼竿和拴住渔网的绳子 的交点处。
“果然把支点找错了！”小物理小声对LCL说。
LCL：“你们真的认为支点在这里吗？”生物爱和文瑾点头。
“唉！”LCL摇摇头，“小物理，你告诉她们真正的支点在何处。”
小物理拿了一根笔画出支点的位置：“支点就在这里！这个把鱼竿和渔网绳子固定在岸边的点才是支点呢！”【如下图所示】

小物理：“没发现么？文瑾，你说的那个点在渔民打捞渔网的时候可是运动的！”
“疏忽啊！”生物爱说。
“这不是疏忽，这是错误。”LCL说，“呵呵，你们还能找出动力F1作用线吗？”
文瑾：“动力作用线是在鱼竿上把？”LCL：“对，你们再找一下动力臂。”
生物爱立刻就画了一道线，标明“L1”。
LCL：“对了吗。有的时候，有的物理题，一些因素有很显然的迷惑性，往往看似是你要找的东西实质上却不是你苦苦寻求的东西。你们两个（指生物爱、文瑾）要注意：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。物理和生活联系很密切，缺少一定的生活经验，做物理题时就很容易产生摸不着头脑的这种状况。”


28 摩擦力
生物爱等人坐在一起拿两个正方体（一大一小）体验摩擦力。
“生物爱，你们玩儿什么呢？”
小物理：“那不叫玩，您今天不是要讲摩擦力么？”
“是啊是啊，讲摩擦力。一会儿我让你们上来做你们这个有趣的实验！”
原来，生物爱等人把小正方体放在大正方体上，用一绳子拉着大正方体向某一方向匀速直线运动，看小正方体的摩擦力的方向。
“你们都知道我这节课讲什么？”“摩擦力！”“好。”
“摩擦力是一种很常见的力。两个互相接触的物体，当它们做相对运动时或将要相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力。这种力就是咱们今天要重点讲一讲的摩擦力。文瑾，你上来推桌子。”
不止是文瑾，在场的其他人也百思不得其解，同学们一个一个没一会儿都蒙了：文瑾推桌子？讲台桌那么大那么重，换谁也推不动！
“上来吧，文瑾。你试着推一推。”文瑾经过激烈的思想斗争还是上去了。
文瑾推了一下桌子，桌子果然是没动。
“很好。哎文瑾你先不要下去。我先问大家一下啊，文瑾刚才推桌子，没有推动是么？请在座学过力学的朋友们思考一下，文瑾用了5N的力推桌子，桌子没动，请问桌子产生的摩擦力是多少N？对了，N是力的单位，全称叫牛顿。”
见大家还是没说出来，讲台上那位显然不耐烦了，说到：“你们直说把，桌子产生的摩擦力，是大于5N,小于5N，还是等于5N呢？”
只听台下有个1004的同学说了个：“大于。”
“呵呵，我就知道有同志会这么说的，‘大于’。事实上桌子产生的摩擦力与文瑾给它的推力是一样的，5N。”
“可是……为什么呢？”刚才说“大于”的那位同学问道。
“你们说说，这桌子重吧？”“重！”“那么，它的重力大不大？”“大！”“重力既然大，压力也不会小。在这里有两个知识点：一个知识点是摩擦力的大小与什么有关；还一个是二力平衡。”
“二力平衡？”有的人不解了。
“是的。当一个物体静止或者做匀速直线运动时，它所受的两个力是平衡的。像刚才文瑾推桌子这事儿，桌子从头至尾都是静止的吧？这时候，可以说这桌子受了4个力，就是两对平衡力。桌子是放在地上吧？”“是。”“既然桌子放在地上，地面就对他有支持力，对吧？好，那么我再问问，桌子自身有重力吧？”“有。”“那么，桌子的重力和地面对桌子的支持力是桌子受到的其中一对平衡力。刚才文瑾又推桌子，手就对桌子产生了一种推力。但由于桌子是静止的，所以桌子产生的摩擦力也与文瑾推桌子的推力是另一对平衡力。前后受到4个力，桌子是静止的。这一点能明白吧。”
“接着我们来说说摩擦力的大小与什么有关。哎，文瑾，回来！文瑾，你再尝试用比刚才你推桌子用的力大一倍的力再来推桌子，就是10N的力。”文瑾用了10N的力推桌子，桌子还是没动。
“这时候，桌子产生的摩擦力是多少N？”“10N。”“看来你们真的是理解啦！好，我们来探究下一个内容，即摩擦力大小与什么有关。文瑾，你去把那一堆东西拿过来。”文瑾走了出去。
“同志们，你们先猜测一下，学过力没学过力的都可以参与此次探究活动！”
生物爱说：“与接触面所受的压力有关。”“为什么。”
生物爱：“因为文瑾刚才推桌子推了半天没推动，您有说过桌子重力大了压力小不了，那么我可以据此判断摩擦力大小与接触面所受的压力有关，接触面所受压力越大，摩擦力越大。”
1003的萌站了起来：“还与接触面的粗糙程度有关。”这时候文瑾抬着一堆东西进了教室门口，靠前门的同学赶紧帮文瑾放东西。
“哇！”同学们都围了过去，那个“篮子”里有弹簧测力计、一个放砝码的盒子、一些带钩子的小长方体木块、几块木板和几条毛巾。
“喂！！”老师见状赶紧跑过去，“砝码不要弄脏了，否则会影响实验的。”


现在的物理在线都有插图了，插图制作的不错。。。

回复：99楼
来句实话，插图不是我们制作的，参考人教版9上《物理》来着。
我们没恁高的水平……。
再说了，物理在线没插图的话有些实验或者概念就真的表述不清了。
by瑾

没什么问题的话明天给大家发36，主要说力的

36 力的作用、平衡力、重力
1002客厅内。
生物爱和文瑾在听音乐，小物理在倒水喝。
突然生物爱大叫：“从前有个Ff，从前有个Ff、从前有个Ff哟~~~！”
文瑾摘下耳机：“是从前有座山，山里有座庙，庙里有7个人在学物理！”
生物爱也摘下耳机：“这是哪儿啊？”
文瑾故作深沉：“这个山清水秀、卧虎藏龙的地方叫物理在线！”
雯：“生物爱,Ff是什么呀？2f（2倍焦距）么？”
生物爱：“哪呀，一个大F，下标一个小脚码f，就是摩擦力的意思呀！”
瑾：“文雯同学，您这几年物理是不是都白旭了？摩擦力都忘了？”
雯一脸无辜的：“你猛说的‘Ff’，我都不知是哪个。在说了，物理学里叫f的多了去了！”
LCL突然推门而入：“孩子们都在啊。”
雯：“什么事儿啊，林老师。”
LCL坐下：“咳，总部让咱们做3个课件，第一个是力的作用，第二个是重力，第三个是平衡力。你们感到有困难么？”
雯：“我肯定没困难，生物爱和文瑾也肯定没困难！”
1002卧室内。
雯一边打字一边默念：“力的作用效果。能使物体改变形状、能使静止的物体运动，能使运动的物体静止，还能使物体速度的大小、运动方向发生改变。”
LC：“生物爱呀，把那个挺大的弹簧拿来。”生物爱立刻拿来了一个足够大的弹簧。
LC：“你们看，我用手拉，和压，这个弹簧，我这就算是对弹簧施加了力，它发生了形变。”
12和文瑾在叨咕着什么。
12：“这么的啊，我手里有个乒乓球，它是静止的吧？（大家说：是。）12说着说着将乒乓球向上扔去，“看，它运动了. ”紧接着文瑾又把球接住说：“运动状态又变回静止了。”
LCL：“文雯，你把这个打上去。力有三要素，即大小、方向、作用点。说到作用点，这里涉及到力的示意图，有必要说一说，文雯你把这个也打上。在物理学中，通常用一根带箭头的线段来表示。这条线段必须沿力的方向，且线段的起点或终点是力的作用点。”
雯找了一个能够形象表明力的示意图的受力分析图（如下）贴在那张幻灯片上。

zsz:“哦对，等你们学了力就知道，力其实是物体间的相互作用。你给物体施加一个力，物体也会给你一个力。文瑾呀，你现在就去推强，猛推！”
生物爱看着犹豫的文瑾说：“瑾你就推吧，有我和老师们呢！”
瑾狠狠的推墙，这一推不要紧，文瑾差一点滑到，被生物爱扶住。
ZSZ：“文瑾，什么感受？”
瑾：“真的是相互作用力！感觉到我在推强的时候墙在给我相反方向的作用力。”
ZSZ：“那么，文瑾和墙互为施力物体和受力物体。”
此时，另外一个实验正在进行中。
只见生物爱猛的拍了一下桌子，12也猛地拍了一下桌子。生物爱用更大的力拍桌子，12同样。
ZSZ：“不知道的还以为你俩生气那！”
生物爱、12都最后最猛的拍了一下桌子，又都急忙甩手。
老师们和文瑾都笑，文雯转过头，趴在椅子上笑！
LCL：“咳！这能说明，一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力。这就是力的作用是相互的。”
在这几个人做实验的时候，雯趴在电脑前做录入。
LCL：“额……你们知道万有引力吧？”
文瑾点头：“幼儿园的时候就知道了。”
生物爱：“蚊子把这个‘万有引力’打上。”
LCL：“你们知道万有引力的典故吗？每一个重要的发现，都蕴含着几代科学家的心血。所有的东西会落向地面这一现象，引起了牛顿的注意，他已经知道这是引力在起作用。但同时他在思考：地球引力的作用可以达到多远？月球围绕地球转，而不去围绕着别的天体转，这是不是也是引力的作用呢？地球吸引月球的力，和引起所有物体落向地面的力，是同一种力吗？后得到验证，这两个力是同一种力。由于地球的吸引而使物体受到的力，就叫重力。地球上的所有物体，包括我们，都受到重力的作用。物体所受的重力和它的质量成正比。质量越大，其重力越大。不存在质量为0的物体。”


50多秒后文瑾睁开眼睛，却发现屋内钟表指针没有指向11时9分，而是11时8分57秒。”
LCL：“感觉怎么样，文瑾。”
“现实时间与我的感觉的确是不大一样的。”
LCL：“咳，你闭上眼睛数秒数，数着数着就不由自主的数快了。很多人都有这样的感受。这时候，我们可以说，文瑾你的感觉与真实值出现了误差。往往咱们在测量的时候，受所用仪器和测量方法的限制，测量值与真实值之间总会有差别。这就是误差。误差只能减小，不能消除。有一种方法在你们以后学了电会用到，就是在不知道被测的真实值时，几次测量求平均值。譬如测小灯泡电阻什么的，我们还真不知小灯泡电阻有多大，这时候就要测量连续几次（有的误差大一些，有的误差小一些）来求它们的平均值，会更接近小灯泡的真实电阻。除了这个方法，还可以选用精密的测量工具，改进测量方法，这些都可以减小误差，但是不能完全消除误差！”
雯：“还有，误差也不同于错误。所谓测量错误，是由于不遵守测量仪器的使用规则或者读数不准造成的，错误是能够避免的，而误差不能。”
LC：“有一种测量时间的表叫停表，你们听说过吗？就是经常在比赛时用来计时的，外边一个表盘里面一个表盘的那种。”
生物爱：“我见过。外面的表盘的分度值是0.1秒，里面的表盘分度值是0.25分。9上课本上就有。”
LCL：“有种精确度特别高的计时工具叫铯原子钟你们知道吗？秒的定义就是从铯原子上来的！在1967年的国际计量大会上规定，铯133原子振动9192631770次所需的时间定义为1秒。”
瑾：“哇，一秒振动那么多次！”
LCL：“是呀，科学还有很多更令我们震惊的地方呢。铯原子钟的精确度非常高，高到什么程度呢？大约每10^6年才有1秒的误差。”
仨孩子：“哇啊哦！”
LCL：“人们对‘秒’最初定义为1年的31556925.974分之1.由于季节变化等多重影响，地球的自转不完全均匀，这时间的精确度就受到限制喽。”
瑾：“那应该找一个不受外界环境影响的……”
LCL站起：“对！原子振动的快慢由原子的内部结构确定，不受外界的影响。因此在1967年的国际计量大会上才修改了秒的定义！”
LCL：“随着地球的自转和公转，看似固定的房子啊、树木啊什么的也在运动，这你们能理解吗？像天上的恒星，看似不运动，实际上它们也在飞快的运动，而且速度可达好几十千米每秒！之所以我们没看到恒星运动，是因为距离太远，在几百年内人眼看不出他们位置的变化。在我们的物理学中，把物体位置的变化叫做机械运动，这也是描述物体运动的其中一个定义。”
雯：“机械运动的概念挺简单的。”
LC：“你们说说，生物爱现在是静止的还是运动的”LC话音未落，生物爱起身向门外走去。
瑾：“是运动的。”
雯：“先等等。咱们说生物爱刚才是运动的，以什么为参照物呢？”
LCL：“说是以咱们自己也行，说是以地面也行。那么如果以生物爱自己为参照物，那么她是静止的还是运动的？”
“静止的。”LC和瑾说。
LCL：“这能说明啊，物体的运动和静止都是相对的。如果选择的参照物不同，描述同1物体的运动时，结论一般也不一样。譬如咱们刚才看生物爱是运动的，以地面为参照物；说生物爱是静止的以生物爱自己为参照物。又例如，俩飞机以同样的速度并排在高空飞行，若以地面为参照物，它们都是运动的；若以俩飞机中的任何一个为参照物，另一个是静止的。你们认为，如果以天上的云为参照物，这两架飞机是静止的还是运动的？”
雯：“运动的，云的速度很快，和飞机的速度应该有相对速度差。”
LC：“有的时候咱们在进行实验时要选取参照物，要注意的是，不能把被研究对象作为参照物，否则它永远都是静止的。”
文瑾：“哎老师，我有个困扰了我9年的问题，这讲参照物了，我正好问一下。”
LCL：“哟呵，是什么问题这么厉害？没关系的文瑾，你什么时候都可以问呀！”
“那我就说了，”文瑾擦了下脸，“飞机怕鸟是怎么一回事儿啊？”
LCL：“哦，飞机怕鸟是因为飞机和鸟的相对速度太大。参照物的不同，速度是不一样的。以地面为参照物所测量的速度，称为绝对速度；以非地面参照系为参照物（例如空气）所测量的速度，称为相对速度。文瑾呀，等你学了动量和冲量就能更好的理解了。小小飞鸟为什么能够对飞行中的飞机造成如此大的危害呢？我们可以从物理学的动量定理得出结论。如一架飞机在空中以300米／秒的速度匀速飞行，而一只质量为一千克的小鸟以10米／秒的速度相向飞来，那么此时鸟相对于飞机的动量就为310千克·米／秒。机鸟相撞后这些动量几乎完全转化成了小鸟对飞机的冲量，而相撞时间又极短，约为3毫秒，那么由于机鸟相撞而作用于飞机上的冲击力约为103千牛，这无异于一颗炮弹的能量。质量为一千克的小鸟在与飞机相撞时的接触面积约为0.02平方米，所以飞机被撞击位置受到的压强就为5.15兆帕。目前的飞机材料大都经受不住如此大的压强，这是造成各种鸟撞飞机事故的直接原因。当然，某一高空落下来的物体掉在秤上，秤会在物体与它接触的一瞬间示数突然变大，之后示数会变回物体的质量也是这个道理。”