跷跷板

【活动目标】

1、学习运用轴，孔梁搭建跷跷板。
2、初步理解等臂杠杆。
3、参与搭建跷跷板的过程，培养动手能力和思维能力。

【活动引入】

跷跷板是我国一种民间游戏所用器材，是由一块中间有横轴的条形厚木板架在支柱上，两个小朋友对坐两端，轮流用脚祗地，使一端跷起，另一端下落，如此反复。

阿基米德爷爷说给我一个支点，我可以撬动整个地球。那我们能不能利用跷跷板撬动我们的小伙伴呢？

一、跷跷板的起源

在玩跷跷板时，我们会发现越是重量大的小朋友越容易压下来，而体重轻的小朋友就不太容易压下来把对方翘起来。重量轻的小朋友可能会发现一个现象，当他努力往后坐的时候，就能够把比自己重的小朋友翘起来。

【活动准备】

本次所用零件：

底片	轴	销	梁	轴套
1*4蓝色底片【4】	8轴【1】	蓝色长销【4】	1*16蓝色镶嵌梁【1】	灰色轴套【4】
2*6蓝色底片【2】			1*4蓝色镶嵌梁【6】	黄色半轴套【2】
			1*2蓝色镶嵌梁【2】
			1*6蓝色镶嵌梁【4】

【活动过程】

步骤图

跷跷板通常由跷板和支架两个部分组成，我们也按照这样的组成来制作跷跷板。

制作有座椅的跷板。
制作一个支架。
将支架和郜板通过二个每轴连在一起。

graph TB 拼出底座-->用轴连接拼出板-->用轴连接用轴连接-->完成跷跷板

第一步

将材料拼成一个大小足够大的稳定底座。

使用的材料有：1* 6蓝色镶嵌梁2个；1* 4蓝色镶嵌梁2个；2* 6蓝色底片2个

注意：底座要有足够的空间让跷跷板的板放入。

第二步

将材料拼成一个左右对称且长度足够的稳固的板。

使用的材料有：1* 6蓝色镶嵌梁2个；1* 16蓝色镶嵌梁1个；1* 4蓝色镶嵌梁6个；1* 4蓝色底片4个；蓝色长销4个

注意：
板的宽度要能够放入前一步拼出来的底座中。

第三步

将材料拼出一个长度足够的轴来连接板和底座。

使用的材料有：8轴1个；灰色轴套4个；黄色半轴套2个；1* 2蓝色镶嵌梁2个

第四步

将底座、板通过轴连接起来组成跷跷板。组合好后我们的跷跷板就完成啦！

【问题思考】

一. 提出问题

1、什么样的底座才能让跷跷板稳定？
2、要搭建怎样跷跷板保障小伙伴的安全？

二. 问题回答

1、跷跷板高度不变的情况下，底座越大跷跷板的重心越低，跷跷板就越稳定，所以底座要够大且支架不能太高。
2、在座位前方加上握把。

【科学知识】

杠杆原理

在前面的内容当中我们说过扳手利用的是杠杆原理，而跷跷板就是最基本的杠杆结构。

杠杆是能绕某一固定点转动的杆。对于跷跷板来说，跷板这个杆能够绕支架上的点旋转，而扳手这个杆能够绕螺丝的中心轴旋转。在杠杆结构中，那个固定的点称为支点。

支点两边力的关系是：

一边的重量 × 物体到支点的距离 = 另一边重量 × 另一边物体到支点的距离

杠杆原理的公式是： $$ F_1L_1= F_2L_2 $$

在跷跷板中，当一边小朋友的重量乘以他到支点的距离等干另一边小朋友的重量乘以他到支点的距离时，跷跷板是平衡的；否则就是哪边乘积大，哪边就会往下沉。

也就是说，当两边的小朋友坐的位置离中心支点距离一样时，跷跷板为一种等臂杠杆，此时哪边的小朋友重量大，哪边就会沉下来。

而如果重量轻的小朋友尽量的向后坐，此时，他到支点的距离变大了，重量和距离的乘积也就变大了，这样重量轻的小朋友就有可能把比自己重的小朋友翘起来啦。

杠杆的起源

古希腊科学家阿基米德有这样一句流传很久的名言：“给我一个支点，我就能~起整个地球！”这句话便是说杠杆原理。

关于阿基米德推动地球的说法，是他在亚历山大留学时候的事。

当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到启发，发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的，同时还发现手握的地方到支点的这一段距离越长，就越省力气。

由此他提出了这样一个定理：力臂和力（重量）的关系成反比例，这就是杠杆原理，用现在的表达方式表述就是：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂。

为此，他曾给当时的国王亥尼洛写信说：“我不费吹灰之力，就可以随便移动任何重量的东西。只要给我一个支点，给我一根足够长的杠杆，我连地球都可以推动。”

阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。

杠杆原理的五要素是：
动力点：使杜什转动的力叫做动力，施力的点叫动力作用点。
动力臂：从支点到力作用线的垂直距离叫做动力臂。
支点：杠杆绕石转动的固定点叫做支点。
阻力点：阻碍杠杆转动的力叫做阻力，施力的点叫阻力作用点。
阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离叫做阻力臂。

说明：通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线。

杠杆的分类

生活中的杠杆按照施加动力的大小分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。

杠杆的应用

我们在生活中应用杠杆原理的时候并不是都要使用省力杠杆，而是要看具体的情况。有些情况下是为了省力，而有些情况下是为了节省距离。为了省力，就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆；为了省距离，就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。

在杠杆结构中想省力，就必须多移动距离；要想少移动距离，就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离，是不可能实现的。下面我们就来列举一些生活中常见的杠杆结构，大家可以分析一下其中包含的杠杆五要素。

费力杠杆：镊子、钓鱼竿、筷子等，费力杠杆的应用主要是为了省距离。

省力杠杆：榨汁器、胡桃钳、门把手、扳手、铁钳、指甲刀等，省力杠杆的应用为了省力。

等臂杠杆：天平，主要用于测量两侧物体质量。

说明：
剪刀也是我们生活中常见的杠杆结构，不过剪刀根据用途不同，有省力杠杆的剪刀，也有费力杠杆的剪刀。
在剪较硬的物体时，因为要用较大的力才能剪开硬的物体，所以这样的剪刀是省力杠杆剪刀；
而当剪纸或布这样较软的物体时，因为用力本身就比较小，而为了加快剪切速度，所以一般刀口比较长，这样的剪刀属于费力杠杆剪刀。

【举一反三】

1、怎样让三个人同时玩跷跷板呢?
2、怎样才能利用跷跷板撬动比我更重的人呢？

跷跷板