自学参考
剪刀是省力杠杆，还是费力杠杆
你是否注意观察过用途不同的剪刀构造上的差异？如图11-1-34所示，剪铁皮用的剪刀柄长、口短；理发师用的剪刀柄短、口长；家庭用的剪刀柄和口差不多长。为什么会有这样的差异呢？

每把剪刀都是由两片剪刀组合而成，学习了杠杆知识后，我们知道每片剪刀相当于一个杠杆。作用在刀口上的阻力是被剪物体对杠杆的作用力，作用在柄上的动力是人手对杠杆的作用力。固定两刀片的销子，就是杠杆的支点。
由于铁皮坚韧，剪铁皮时铁皮对杠杆的阻力很大，刀口短些阻力臂就很小，柄长些动力臂就大些。根据杠杆的平衡条件，动力就会远小于阻力，用较小的力就会把坚韧的铁皮剪开。所以剪铁皮的剪刀是省力杠杆。
理发用的剪刀，头发细而软，理发时，头发对杠杆的阻力很小，刀口长些阻力臂大，柄短些动力臂就小，虽然是个费力杠杆，但因为阻力很小，动力也不会很大，仍然是人轻而易举可以做到的。由于费力杠杆可以省距离，理发师手指微动即可使刀口张开或闭合较大幅度，一次能剪下较多头发，提高了工作效率。家庭用的剪刀，所需剪开的物体既不像铁皮那样坚韧，又不像头发那样易剪，所以做成刀口和手柄差不多长。

解：
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，结合三种剪刀的结构分析：
1. 剪铁皮用的剪刀：
支点为固定刀片的销子，动力臂（手柄长度）大于阻力臂（刀口长度），由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1＜F_2$，属于省力杠杆，可通过较小的力克服铁皮的大阻力。
2. 理发用的剪刀：
支点为固定刀片的销子，动力臂（手柄长度）小于阻力臂（刀口长度），由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1＞F_2$，属于费力杠杆，因头发阻力小，所需动力不大，且费力杠杆省距离，可提高理发效率。
3. 家用剪刀：
支点为固定刀片的销子，动力臂与阻力臂长度相近，动力与阻力大小相近，既不省力也不费力，适合处理阻力适中的物体。
答：剪铁皮用的剪刀是省力杠杆，理发用的剪刀是费力杠杆，家用剪刀既不省力也不费力。

一、定滑轮和动滑轮
活动1：认识定滑轮和动滑轮
请你利用一个滑轮、一根绳子、一支弹簧测力计和铁架台，设计至少两种不同方案，将钩码匀速提升一定高度。
方案一

| 钩码重 $ G/N $ | 拉力大小 $ F/N $ | 钩码运动方向 | 拉力方向 | 装置图 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| | | | | |
方案二

| 钩码重 $ G/N $ | 拉力大小 $ F/N $ | 钩码运动方向 | 拉力方向 | 装置图 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
思考讨论：使用这两个方案提升物体时有哪些不同之处？看哪个小组找得多！

解：
方案一（定滑轮装置）：
| 钩码重 $ G/N $ | 拉力大小 $ F/N $ | 钩码运动方向 | 拉力方向 | 装置图 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| 2 | 2 | 竖直向上 | 竖直向下 | 将滑轮固定在铁架台顶端，绳子一端悬挂钩码，绕过滑轮后，另一端连接弹簧测力计，向下拉动弹簧测力计 |
方案二（动滑轮装置）：
| 钩码重 $ G/N $ | 拉力大小 $ F/N $ | 钩码运动方向 | 拉力方向 | 装置图 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| 2 | 1 | 竖直向上 | 竖直向上 | 将钩码悬挂在滑轮下端，绳子一端固定在铁架台顶端，绕过滑轮后，另一端连接弹簧测力计，向上拉动弹簧测力计 |
思考讨论不同之处：
1. 滑轮运动状态：定滑轮不随钩码运动，动滑轮随钩码一起运动；
2. 省力情况：定滑轮不省力（$F=G$），动滑轮省力（忽略滑轮自重时$F=\frac{1}{2}G$）；
3. 力的方向：定滑轮可以改变力的方向，动滑轮不能改变力的方向；
4. 拉力与钩码运动方向：定滑轮拉力方向与钩码运动方向相反，动滑轮拉力方向与钩码运动方向相同。