简单机械知识点总结

1 / 53 简单机械知识点总结 第十二章 简单机械 一、杠杆 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明： 杠杆可直可曲，形状任意。 有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 五要素 组成杠杆示意图。 支点：杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。 动力：使杠杆转动的力。用字母 F1表示。 阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2表示。 说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向2 / 53 相反。 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 L1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母 L2表示。 画力臂方法：一找支点 、二画线、三连距离、四标签。 找支点 O； 画力的作用线； 画力臂； 标力臂。 研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 结论：杠杆的平衡条件是： 动力 动力臂阻力 阻力臂。写成公式 F1L1=F2L2 也可写成： F1/F2=L2/L1。 解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受 3 / 53 力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。 解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力 阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到： 在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远； 动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 【习题】1.下列测量工具没有利用杠杆原理的是 A.弹簧测力计 B.杆秤 C. 台秤 D. 托盘天平 2.如图是小龙探究 “ 杠杆平衡条件 ” 的实验装置，用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力 F 的变化情况是 A . 变小 B . 变大 C. 不变 D.无法确定 3.人要顺时针翻转木箱，请画出用力最小时力臂的大小。 如图人曲臂将重物端起 , 前臂可以看作一个杠杆。在示意图上画出 F1和 F2的力臂。 4. 如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在 A 点分别作用的4 / 53 四个力中，最小的是 A F1 B F2 C F3 D F4 5. 如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图，他的质量为56kg。身 体可视为杠杆， O 点为支点 A 点为重心。每次俯卧撑他肩膀向上撑起 40cm (1) 该同学所受重力是多少？ (2) 在图中画出该同学所受重力的示意图，并画出重力的力臂 L1 若 0B=， BC=，求地面对双手支 持力的大小 若他一分钟可完成 30个俯卧撑，其功率多大？ O 1 4应用： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 5 / 53 实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆。 特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 对理想的定滑轮 F=G。 绳子自由端移动距离 SF=重物移动的距离 SG 【习题】 1. 筷子是我国和部分国家特有的用餐工具。在正常使用筷子用餐时，筷子属于 A.费力杠杆，但省距离 B.省力杠杆，且省距离 C.省力杠杆，但费距离 D.等臂杠杆，即不省力也不费力 2. 如图，通过定滑轮匀速提起重物 G 时，向三个方向拉动的力分别为 F1、 F2、 F3，则三个力大小关系 最大 最大 最大 D.一样大 说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。 6 / 53 【习题】 1. 在镊子、钢丝钳、扳手、天平中，属于费力杠杆的有_，属于等臂杠杆的有 _。 2. 请你在图中画出使用剪刀时，杠杆 AOB 所受动力 F1 的示意图及动力臂 L1、阻力臂 L2。 2动滑轮： 3如图是人们用木棒撬石块的示意图。撬石块有两种方法：第一种是以 B点为支点，在 C 点用与棒垂直的力 F1，第二种是以 A点为支点，在 C点用与棒垂直的力 F2向上撬。 在图中画出 F 1 的力臂。 若是石块压在木棒上的 D 点正好是 AB 的中点，你认为第_ 种 方 法 更 省 力 一 些 ， 理 由 是7 / 53 _。 定义：和重物一起移动的滑轮。 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂倍的力杠杆。 特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 1 理想的动滑轮则： F=G只忽略轮轴间的摩 2 1 擦则，拉力 F=绳子自由端移动距离 SF=倍的重物移动 2 二、滑轮 1定滑轮： 8 / 53 的距离 SG 3滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 2 特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。 理想的滑轮组拉力 F= 1 G。只忽略轮 n 1 轴 间的摩擦，则拉力 F=。绳子自由端移动距离 SF=倍的 n 重物移动的距离 SG。 9 / 53 组装滑轮组方法：首先根据公式 n=/F 求出绳子的股数。然后根据 “ 奇动偶定 ” 的原则。结合题目的 具体要求组装滑轮。 三、机械效率： 、有用功：定义：对人们有用的功。 公式： W 有用 Gh=W 总 W 额 =W 总 斜面： W 有用 = Gh 2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 公式： W额 = W总 W 有用 =G动 h 斜面： W 额 =f L 3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式： W总 =W有用 W额 =FS= W有用 斜面： W总 = fL+Gh=FL 4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。 W 有用 公式： = W 10 / 53 总 Gh斜 面： = 定滑轮： GhGh G = = = Fh F GhGh G= FS = 动滑轮： = F2h 2F GhGh G= = = 滑轮组 FS Fnh nF 有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1 。 通常用百分数表示。某滑轮机械效率为 60%表示有用功占总功的 60% 。 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 5、机械效率的测量： 11 / 53 W 有用 Gh 原 理： = W = 总 FS 应测物理量：钩码重力 G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： 3 A 动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B 提升重物越重，做的有用功相对就多。 C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 12 / 53 【习题】 1.用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物 G，已 知物重 G=600N，拉力 F=250N。求重物升高时。 求：有用功、额外功、动滑轮的重、机械效率。 2、如图所示，斜面长 5m，高 3 m，小明用绳子沿斜面将重为 300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为 240N，绳重不计。 求：小明做的有用功； 斜面的机械效率。 3、用 60牛的拉力，使所受重力为 200牛的物体，在 1分钟内，沿着水平地面匀速移动了 10米，求： (1)拉力对物体 做的功； (2)拉力对物体做功时的功率。 4 .汽车以 15 米秒的速度在平直轨道上匀速前进，受到的阻力为 3l03 牛， 求 汽车行驶 5 分钟做的功。 汽车的功率。 简单机械知识点归纳 13 / 53 一、杠杆 1、 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明： 杠杆可直可曲，形状任意。 有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2、 五要素 组成杠杆示意图。 支点：杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。 动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。 阻力：阻碍杠杆转动的力。 用字母 F2 表示。 说明 动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向，但它们使杠杆的转动的方向 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 l1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母 l2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签 14 / 53 找支点 O； 画力的作用线； 画力臂； 标力臂。 3、 研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上 量出力臂。 结论：杠杆的平衡条件是： 动力 动力臂阻力 阻力臂。写成公式 F1l1=F2l2 也可写成： F1 / F2=l2 / l1 解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。 解决杠杆平 衡时动力最小问题：此类问题中阻力 阻力臂为15 / 53 一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到 在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远； 动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 4、应用： 说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。 二、滑轮 1、 定滑轮： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆 特点：使用定滑轮不能省力但是能改 变动力的方向。 对理想的定滑轮 ( 不计轮轴间摩擦） F=G 绳子自由端移动距离 SF(或速度 vF) = 重物移动 的距离 SG(或速度 vG) 2、 动滑轮： 定义： 16 / 53 和重物一起移动的滑轮。 (转 载于 : 海达 范文 网 :简单机械知识点总结 ) 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂 2 倍 的省力杠杆。 特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 ）则： F= 2G 只忽略轮轴间的摩擦则 拉力 F= 2(G物 +G 动 )绳子自由端移动距离 SF(或 vF)=2 倍的重物移动的距离 SG(或 vG) 3、 滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向 1 1 FF1 1 17 / 53 不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力 F= n G 。只忽略轮轴间的 摩擦，则拉力 F= n (G 物 +G 动 ) 绳子自由端移动距离 SF(或 vF)=n 倍的重物移动的距离 SG(或 vG) 装滑轮组方法：首先根据公式 n=(G物 +G动 ) / F 求出绳子的股数。然后根据 “ 奇动偶定 ” 的原则。结 合题目的具体要求组装滑轮。 三、机械效率 、有用功：对人们有用的功。 公式： W有用 Gh=W 总 W额 =W 总 2、 额外功：并非我们需要但又不得不做的功 动 h 3、 总功：有用功加额外功或动力所做的功 4、 机械效率：有用功跟总功的比值。 W有用 公式： = W 18 / 53 总 有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1 ，通常用 百分数 表示。 例如：某滑轮机械效率为 60%表示有用功占总功的 60% 。 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 W有用 Gh = = 5 、机械效率的测 原 理： W总 FS 应测物理量：钩码重力 G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 S 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需 刻度尺、弹簧测力计。 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 结 论 影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： A、动滑轮重力大小和个数多少： 提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。 B、物体的重力大小： 19 / 53 用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。 C、摩擦：若各种摩擦越大 做的额外功就多，机械效率相对就低。 D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 1 1 四、简单机械的机械效率 斜面 W 有用 =Gh W 额外 =fS W 总 =FS=Gh fS 杠杆 W 有用 =G 物 h W 额外 20 / 53 W 总 =FS 定滑轮竖直方向提升重物 W 有用 =Gh W 额外：摩擦及绳重 W 总 =FS=Fh 定 滑轮水平方向拉动物体 W 有用 =fS 物 W 额外：滑轮转动摩擦 W 总 =FSF=FS 物 动滑轮及竖直方向滑轮组 W 有用 =G物 h 21 / 53 W 额外 W 总 =FS=Fnh=h 动滑轮及水平方向滑轮组 W 有用 =fS 物 W 额外：绳重及滑轮转动摩擦 W 总 =FSF=FnS 物 注： a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率 b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功 c、对于所有机械均有 简单机械和功知识点归纳 第一部分、杠杆和滑轮 一、杠杆 22 / 53 1、杠杆的定义：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如压井的把儿。 2、杠杆的五要素： 支点 O:杠杆绕着转动的点。 动力 F1: 使杠杆转动的力。 阻力 F2:阻碍杠杆转动的力。 动力臂 L1:从支点到动力作用线的距离。 阻力臂 L2:从支点到阻力作用线的距离。 3、杠杆平衡 :杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于平衡状态。 杠杆的平衡条件是： 动力 动力臂 =阻力 阻力臂 : F1L1= F2L2 注意：杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。 能用杠杆的平衡条件解释、设计、解决有关问题，能进行简单计算。 4、杠杆分类： 省力杠杆 ： L1 L2， F1 F2。 其动力臂 L1 大于阻力臂 L2，平衡时动力 F1 小于阻力 F2，23 / 53 即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大，即要费距离。如撬起重物的撬棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。 费力杠杆： L1 L2， F1 F2。 这类杠杆的特点是动力臂 L1小于阻力臂 L2，平衡时动力 F1大于阻力 F2，即要用较大的动力才能克服阻力完成工作，但它的优点是杠杆工作时，动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便，也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费力杠杆。 等臂杠杆： L1=L2， F1=F2。 这类杠杆的动力臂 L1等于阻力臂 L2，平衡时动力 F1等于阻力 F2，工作时既不省力也不费力，如天平、定滑轮就是等臂杠杆。 注意：二、定滑轮、动滑轮、滑轮组 5、定滑轮定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 24 / 53 6、动滑轮定义：轴和物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。特点：使用动滑轮可以省一半力，但不改变力的方向，且多移动一倍的距离。 7、滑轮组：由定滑轮和动滑轮组合而成的。特点：使用滑轮组会省力，可能会改变用力方 向，一定费距离。 8、使用滑轮组时，重物和动滑轮由几段绳子承担，作用在绳子末端的拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一，若动滑轮重不计，则 F=G/n。 注意： 要严格区别 “ 用力 ” 和 “ 省力 ” ，用力 F=G 物 /n；省力 F=G物。 数绳子段数可以用 “ 隔离法 ” ：假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子，如图所示， n=4。 9、知道斜面也是一种简单机械。其特点是：高度一定时，25 / 53 斜面越长越省力。 例如盘山路。 规律方法指导 1正确理解力臂的概念 力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对杠杆的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关，支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。力的大小相同时，力臂是影响杠杆转动的物理量。 如图甲所示，若分别在杠杆的 A点和 B点作用竖直向上的力F1和 F2，使杠杆缓缓绕 O 点转动，当然力 F2较小，因为 F2的力臂较大。 如图乙中，若先后在杠杆同一点 A 作用垂直于杠杆的力 F1和斜向下的力 F2，使杠杆缓缓绕 O 转动，我们发现力 F1 较小，原因同样在于 F1的力臂较大。 应用中必须留心力臂的画法。千万不要把支点到力作用点的连线误认为是力臂。 图乙中我们还可以看到，若作用点不变，力的方向发生改变，26 / 53 那么力臂也会随着改变， F1的力臂是 l1， F2的力臂是 l2，而且力臂不一定在杠杆上。 2正确理解杠杆平衡表示什么意思及平衡条件是什么 当有两个力或几个力作用在杠杆上，能使杠杆分别按两个不同方向转动，若杠杆保持静止不动或匀速转动时，则我们说杠杆平衡了根据实验可得出杠杆平衡的条件是 ，即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。 应该注意所谓动力与阻力并无严格区别，比如天平测量物体质量时，被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力，哪个是阻力，在这里区分动力与阻力目的在于区别使杠杆转动的方向不同而已。 3怎样判断滑轮组的用力情况 使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承 担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。 27 / 53 。因此判断用力情况的关键是弄 用 “ 连动法 ” ，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数 n，在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象， n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力 。同理，分析乙图可知，提起重 物及动滑轮的力。 从上面还可以看出，同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。 第二部分、功和功率 1、理解功的知识 要点诠释： 知道功是力和在力的方向上移动的距离的乘积；功的公式是W=FS，单位是 J。 注意：由功的定义和功的公式可知做功要满足的二要素是：作用在物体上的力；在力的方向上通过的距 离。能根据功的知识解释是否做功、用 W=FS 进行简单计算。 2、功的原理：使用任何机械都不省功。 3、理解功率的概念 要点28 / 53 诠释： 知道单位时间做的功叫功率；它是表示做功快慢的物理量。其定义式为 P= /t， 国际单位为瓦特，简称瓦，常用单位为千瓦，换算关系为 1KW=1000W。 注意：功率是表示做功快慢而不是表示做功多少的物理量。 规律方法指导 如何判断物体的做功情况 1.理解判断的 依据 依据 :做功的两个必要因素； 重点 :抓住力作用在物体上是否有 “ 成效 ” 。 2.明白不做功的三种情况 A.物体受力 ,但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“ 劳而无功 ” 。 B.物体移动了一段距离 ,但在此运动方向上没有受到力的作用 (如物体因惯性而运动 )，此情况叫 “ 不劳无功 ” 。 C.物体既受到力 ,又通过一段距离 ,但两者方向互相垂直 (如起重机吊起 货物在空中沿水平方向移动 )，此情况叫 “ 垂直29 / 53 无功 ” 。 3.在分析做功情况时还应注意以下几点 A.当物体的受力方向与运动方向不垂直时 ,这个力就要做功。 B.一个物体同时受几个 力的作用时 ,有一些力做了功 ,有些力没有做功 .因此 ,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。 C.什么叫物体克服阻力做功 :若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力 F 的作用 ,我们通常说物体克服阻力 F 做了功。 比如 :在竖直向上 ,物体克服重力做功 ,功的大小为 W Gh; 在水平方向上 ,物体克服摩擦力做功 ,功的大小为 W fS。 对公式 W FS的理解 1.公式 一般式 W FS， 常用式 W Gh(克服重力做功 )或 W f 阻 S(克服摩擦阻力做30 / 53 功 )。 2.单位 焦耳 (J) 3.注意事项 A.有力才有可能做功 ,没有力根本不做功。 与 S的方向应在同一直线上。 (初中要求 )(比如一个人提着一重物 G,从山脚顺着一之字形的山路爬到山顶 ,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长 ,而是从山脚到山顶的高 ) C.做功的多少 ,由 W Fs 决定 ,而与物体的运动形式无关。 怎样理解功率的概念 1.物理意义 表示物体做功的快慢。 2.定义 物体在单位时间内所做的功。 3.定义式 PW/t 4.国际单位 瓦 (W) 5.注意事项 A.区别功与功率：功率与功是两个不同的物理量 ,“ 功 ” 表示做功的 “ 多少 ”, 而 “ 功率 ” 则表示做功的 “ 快慢 ”,“ 多少 ” 与 “ 快慢 ” 的意义不一样，只有在做功时间相同时 ,做功多的就做功快；否则 ,做功多 ,不一 定做功就快 ,即 “ 功率 ” 不一定就大，也就是说 :功率与功和时间两个因素有关。 B.由 P W/t变形为 P Fv 可知 :功率一定时 ,力 F与速度 v31 / 53 成反比。 类比法： 由两种东西的一部分相似之处，推测其他部分也可能相似。 举例：研究功率时，想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性，推测功率在定义、定义式、单位等方面也与速度单位组成相似。 第三部分、机械效率 1知道利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功；无用而又不得不做的功叫额外功；总功是有用功与额外功之和。 例如：用桶从井中打水。由于工作目的是打水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。 2.知道机械效率等于有用功与总功之比，用公式 用 来表示，其中表示机械效率， W有 32 / 53 表示有用功， W总表示总功。 总小于 ，机械效率总小于 1。 注意：由于 3会用公式进行简单计算。 理解机械效率等于有用功与总功之比。对于这一个知识点，应该注意以下几点： (1)会判断有用功、额外功和总功。知道我们需要的功叫有用功；在工作时，额外负担而不得不做的功叫额外功；总功是有用功与额外功之和。一般情况下，我们根据做功的目的来区分这三种功。 (2)知道增大机械效率的方法。 根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功33 / 53 来增大机 械效率，；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更 好。 规律方法指导： 求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点： 要对机械效率公式进行归类细化 根据对 、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类： 人教版简单机械知识点总结 杠杆 34 / 53 一、杠杆 1、定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。 “ 硬棒 ” 不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。 杠杆可以是直的，也 可以是任何形状的。 2、杠杆的七要素 支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母 “O” 表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定的。 动力：使杠杆转 动的力，用 “F1” 表示。 阻力：阻碍杠杆转动的力，用 “F2” 表示。 动力作用点：动力在杠杆上的作用点。 35 / 53 阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。 动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用 “l1” 表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用 “l2 ” 表示。 注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下 ，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。 力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。 3、杠杆示意图的画法：根据题意先确定 支点 O；确定动力和阻力并用虚线将其作用线 延长；从支点向力的作用线画垂线，并用 l1和 l2分别表示动力臂和阻力臂。如图所示，以翘棒为例。 36 / 53 第一步：先确定支点，即杠杆绕着哪一点转动，用字母 “O”表示。如图甲所示。 第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用 “F1” 表示。这个力 F1 作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下 ,用 “F2” 表示如图乙所示。 第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长 ，由 支点向力 的作 用线作垂 线， 并标明相 应的“l1”“l2” ， “l1”“l2” 分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。 1、杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。 2 1 37 / 53 首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂 l1和 l2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂食物大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有乙方便。由 此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。 3、杠杆的平衡条件：动力 动力臂 =阻力 阻力臂，或F1l1=F2l2。 杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于 “ 动平衡 ” 。而杠杆静止不动的平衡则属于 “ 静平衡 ” 。 三、杠杆的应用 1、省力杠杆：动力臂 l1阻力臂 l2，则平 衡时 F1 F2，这38 / 53 种杠杆使用时可省力，但却费了距离。 2、费力杠杆：动力臂 l1阻力臂 l2，则平衡时 F1 F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力，但却省距离。 3、等臂杠杆：动力臂 l1=阻力臂 l2，则平衡时 F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力 ，即不省距离也不费距离。 既省力又省距离的杠杆时不存在的。 基本方法 对于滑轮或滑轮组的拉力或机械效率，一般分为三种状态： a. 理想状态：即不计滑轮的重、绳重、摩擦力，此时，拉力，机械效率 。 b. 半理想状态：只计，不计，此时拉力，机械效率。 c. 实际状态：只计 G 动、 G绳、 Gf，此时拉力，机械效率。 39 / 53 滑轮组打捞问题 如图所示，设动滑轮对重物的拉力为 T，绳子自由端的拉力为 F，则 物体在水中，有 出水前有 出水后，有 2 物体在水中拉力做的有用功 机械效率： “ 倒下 ” 的滑轮 1. 使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平 面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为 f，若拉力作用在绳的自由端，有 轴上，有，则可省力一半，如图所示；若拉力作用动滑轮 ，40 / 53 如图，这时反而费力。可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处。 2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：的距离、速度，其中分别指绳的自由端移动分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，是指动滑轮上绳子的股数。 3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。 4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩 擦阻力做的功，即。 5在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。 根据要求设计滑轮组 根据要求确定动滑轮上绳的段数。 根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉 2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。 41 / 53 nn个动滑轮和个定滑轮。穿绳组装时，绳的固定端要固定在滑 22 n?1)个定滑轮。 轮下的挂钩上， 若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即 (2 n?1 如果 n 为奇数，则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上 2 n?1，这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即个定滑轮。 2 设想如果需要 n 段绳那么就需要 上述方法叫 “ 奇动偶定 ” 。 3 图 6 42 / 53 图 7 例 5.如图 8所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为 体的密度为，水的密度为、高为 2m 的实心圆柱体从 水下提起，已知圆柱，滑轮组的机械效率是 70%。求： 圆柱体在水中所受的浮力。 若圆柱体从 H 16m 深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力 F所做的功。 如果绕 在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为 400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？ 图 8 图 9 4 第十二章 简单机械 43 / 53 一、杠杆 1 定义： 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明： 杠杆可直可曲 ，形状任意。 有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2 五要素 组成杠杆示意图。 支点： 杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。 动力： 使杠杆转动的力。用字母 F1表示。 阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母 F2表示。 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 L1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母 L2表示。 画力臂方法 ：一找支点、二画线、三连距离、四标签。 3研究杠杆的平衡条件： 。 实验前： 应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在平衡。这样做的目的是：可以方 44 / 53 便的从杠杆上量出力臂。 结论： 杠杆的平衡条件是： 达标检测： 1、在 “ 探究杠杆平衡条件 ” 的实验前， (1)将杠杆放在水平面上后，发现右端比左端低，这时，应将右端螺母向 _边调；实验中是靠移动 来改变力臂的，靠增减 来改变阻力和动力的大小的。 2、如图 3 所示， OB 为一轻质杠杆， O为支点， OA=， OB=，将重 30N的物体悬 挂在 B点，当杠杆在水平位置平衡时，在 A点至少需加 _ N 的拉力，这是一个 _ (选 填 “ 省力 ” 或 “ 费力 ”) 杠杆 图 3 3、下列工具中： (1)镊子； (2)羊角锤； (3)铡刀； (4)理发剪刀； (5)裁衣剪刀； (6)天平； (7)大扫帚； (8)筷子； (9)剪铁皮的剪刀； (10)道钉撬； (11)火钳； (12)起重机的起重臂； (13)撬棒； (14)汽车的脚踏板其中属于省力杠杆的是_ _，属于等臂杠杆的是 _，属于费力45 / 53 杠杆的是 _ _ 二、滑轮 1定滑轮： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质：等臂杠杆。 特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 对理想的定滑轮 F=G。 绳子自由端移动距离 SF=重物移动的距离 SG 2动滑轮： 定义：和重物一起移动的滑轮。 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆。 特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 11 理想的动滑轮则： F=G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力 F=G 22 46 / 53 物 +G动）绳子自由端移动距离 SF=2 倍的重物移动的距离 SG 3滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。 1 理想的滑轮组拉力 F=G。只忽略轮轴间的摩擦，则 n 1 拉力 F=。绳子自由端移动距离 SF=n倍的重物移动的距离 SG。 n 组装滑轮组方法：根据 “ 奇动偶定 ” 的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。 达标检测： 47 / 53 1、用定滑轮匀速提起重物的三种拉法，所用的拉力分别以F1、 F2、 F3表示， A.拉力 F1最小 B.拉力 F2最小 C.拉力 F3最小 D.三种拉力一样 2、如图所示，滑轮组承担重物的绳子股数为 股。若绳子自由端在拉力 F 作用下，竖直向上移动，则重物 G 上升距离为 m； 若物体重为 100N，不计滑轮重，则匀速向上的拉力 F 为 N；若四个滑轮重量各是 2N，则拉力 F 又为 N。 3、如图 5，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，不计摩檫和滑轮重，则重力 G 甲 G 乙 4、在滑轮组提升物体，当绳子自由端被拉下 2m时，物体升高了，被提升物的质量是 20kg。若不计动滑轮重力和摩擦阻力，绳子的力应为 A 40N B50N C 100N D 5N 三、机械效率： 、有用功：定义： 对人们有用的功。 48 / 53 公式： W有用 Gh=W总 W额 =W 总 斜面： W有用 = Gh 2、额外功：定义： 并非我们需要但又不得不做的功 公式： W额 = W总 W有用 =G动 h 斜面： W 额 =f L 3、总功： 定义： 有用功加额外功或动力所做的功 公式： W总 =W有用 W额 =FS=