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第8章 机械与人 科学探究:杠杆的平衡条件 1认识杠杆 (1)杠杆的定义:在力的作用下,能绕 点 的硬 棒。 (2)杠杆的五要素: 点, 力, 力, 臂, 臂。 (3)杠杆的示意图: 注意:力臂从支点到力的作用线的 。动力和阻力不一定分居支点两侧,但动力和阻力一 定使杠杆向相反方向转动。 2杠杆的平衡条件:动力(F1)动力臂(l1)= ,即F1l1= 。 3杠杆的运用 (1)费力杠杆 l1l2,F1F2;省 ,费 。 (2)省力杠杆 l1l2,F1F2;省 ,费 。 (3)等臂杠杆l1=l2,F1=F2;不省 也不省 。 固定转动 支动阻动力阻力 垂直距离 阻力(F2)阻力臂(l2) F2l2 力距离 距离力 力距离 滑轮及其应用 4定滑轮 (1)定义:在使用时, 固定不动的 滑轮。 (2)实质:是 杠杆,使用定滑轮可 以 ,但不能 。 5动滑轮 (1)定义:轴随物体一起 的滑轮。 (2)实质:是动力臂为阻力臂 的杠 杆,若不考虑动滑轮的重力和摩擦力,使 用动滑轮可以 ,但不能 。 其轴 等臂改变用力方向 省力 运动 两倍 省一半力 改变用力方向 6滑轮组 (1)定义: 和 组合在一 起。 (2)使用滑轮组既可以 又可以 ,但必须 移动距离。 (3)用滑轮组提起重物,若动滑轮的重力 为G动和物体的重力为G物,且由n股绳子 承担,则提起绳子的拉力:F= ,拉力移动的距离s与物体升高的高度h 的关系:s= 。 注意:区分动滑轮和定滑轮的方法 :能和物体一起移动的滑轮是动滑轮,只 会转动而不随物体移动的滑轮是定滑轮。 绳子股数的计算方法:画线把动滑轮与 定滑轮分开,计算与动滑轮或动滑轮的挂 钩相连的绳子股数。 定滑轮动滑轮 省力 改变用力方向 (G动+G物)/ n nh 多 做功了吗? 7机械功 物理学中把 和物体在力的方向上 移动的 的 乘积叫做机械功,简称 ,用字母 表示。 8怎样才算做功 做功的两个必要因素:作用在物体上 的 ;物体 在力的方向上 。 做功的两个必要因素,缺一不可。若 有力的作用, 但没有移动距离;若物体有移动距离 ,但没有力的 作用;若有力的作用,物体也有移动 距离,但力与 物体的运动方向相垂直。这三种情况 力都没对物体 做功。 移动距离 力距离 功W 力 9怎样计算功 (1)公式:W= 。 应用功的公式时应注意: 分清哪个力对物体做功,计算时F就是 这个力; 公式中s一定是在力的方向上通过的距 离,强调对应; 力与物体的运动方向相垂直,力没有做 功。 (2)把物体匀速提高克服重力做的功W=Gh 。 (3)单位:力F ,距离s , 功WJ(焦耳)= 。 Fs Nm Nm 做功的快慢 10怎样比较做功的快慢 (1)在相同的时间内,比较 的多少 ; (2)做相同的功,比较做功 的多少 。 11功率与计算功率的方法 (1)意义:表示做功 的物理量。 (2)定义:把一段时间内 与做功所 用的这段 的 比叫功率。 (3)公式:P= ,导出公式:P=Fv 。 功率和压强的符号不要写错,功率 用大写的字母“P”,压强用小写的字母 “p”。 做功 时间 快慢 做的功 W/t 时间 影响做功快慢的两个因素: 由定义公式,做功快慢与 和 两个因素有关。 由导出公式,做功的快慢由 和物 体运动 决 定。交通工具在功率P一定时,速度v越 小,牵引力F 越大。 (4)国际单位: ,简称 ,符 号为 。常用单位: 。 1 W= J/s= Nm/s 1 kW= W 注意:功率的单位符号为“W”(正体) ,与功的符号“W”(斜体)不要混淆。 1 000 功做功时间 力速度 瓦特瓦W 千瓦 11 机械效率 12利用机械做功 (1)有用功W有:对我们 的功,叫做有 用功。 利用机械提高物体,W有=Gh,G物体 的 ,h物体升高的 。 (2)额外功W外:克服机械 和 做的功,叫做额外功。 (3)总功W总: 对机械做的功(动力功 ),叫做总 功。 W总=Fs F作用在机械上的 ,s动 力移动的 。 W总= + 。 13机械效率 (1)定义:有用功和 的比值叫做机械 效率。 (2)公式:= 100%。 (3)机械效率总是 100%,因为有用功 总 总功。 有用 重力 距离 滑轮的重力摩擦阻力 动力 力距离 W有W外 总功 (W有/ W总) 小于小于 合理利用机械能 14能量 (1)定义:一个物体能够对别的物体 ,这个物体就具有能量,简称能。能量是 表示物体 本领大小的物理量。 (2)能的形式是多种多样的,各种形式能 量的单位与功的单位一样,都是 。 (3)具有能量的物体不一定有做功,能够 做功的物体一定具有能量。 做功 做功 焦耳 15机械能 (1)动能:物体由于 而具有的能。 决定动能大小的因素: 与 。运动物体的 质量 ,速度 ,具有的动能也就越大。 (2)重力势能:物体由于 所具有的能。 决定重力势能大小的因素: 与 。物体的 质量 ,举高的高度越 ,具有的重力势能就越大 。 (3)弹性势能:物体由于发生 而具有的能。 弹性势能的大小与物体发生 的大小有关, 物体发生的弹性形变 ,弹性势能也就越大。 (4)机械能: 和 统称为机械能。 (5)流动的水具有的机械能叫 能,流动的空气(风 )具有的能叫 能。 运动 质量速度 越大越快 高度位置 质量高度 越大 高 弹性形变 弹性形变 越大 动能势能 水 风 16动能和势能的转化 (1)动能可以转化为 ,势能也可以 转化为 。 (2)在能量的转化过程中,一种能增加, 另一种能减小。如果机械能没有发生与其 他形式的能量的转化,在动能和势能的转 化过程中,机械能的总量保持不变。 实验突破 17杠杆的平衡条件 (1)研究动力、动力臂与阻力、阻力臂之 间满足什么关系时杠杆能够平衡。 (2)实验前调节杠杆在水平位置平衡,是 为了消除杠杆自重对实验的影响,便于测 量力臂。实验过程中调节杠杆在水平位置 平衡,目的是便于测量动力臂和阻力臂的 大小。 势能 动能 【例 题】如图所示的生活用具,在使用 中属于费力杠杆的是( ) A钢丝钳 B扳手 C核桃钳 D食品夹 试题剖析:在使用钳子的过程中,动力臂 大于阻力臂,是省力杠杆;在使用扳手的 过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆 ;在使用核桃钳的过程中,动力臂大于阻 力臂,是省力杠杆;在使用食品夹的过程 中,动力作用点在支点和阻力作用点的中 间,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。 D 【例 题】一个滑轮组经改进后提高了机 械效率,用它将同一物体匀速提升同样的 高度,改进后与改进前相比( ) A有用功减少,总功减少 B有用功增加,总功增加 C有用功不变,总功不变 D有用功不变,总功减少 试题剖析:机械效率是指使用机械时,有 用功与总功的比值,即=W有/W总。用它 将同一物体匀速提升同样的高度,说明有 用功是相同的。现在机械效率提高了,根 据=W有/W总可知,只能是使用机械时所 做的总功减少了。 D 【例 3】下列过程中人对桶做功的是( ) A提着桶站立不动 B提着桶水平移动 C提着桶站在匀速向上运动的电梯内 D提着桶站在匀速水平运动的车厢内 试题剖析:提着桶站立不动,人虽然给桶 一个向上的力

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