杠杆滑轮压强与浮力知识点梳理.doc

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。（1）“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。（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2、杠杆的七要素（1）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。（2）动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示。（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示。（4）动力作用点：动力在杠杆上的作用点。（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示。（7）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：（1）根据题意先确定支点O；（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；（3）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。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。F2F1l1l2F2F1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。 二、杠杆的平衡条件 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。l1l2O 2、杠杆的平衡条件实验Ol1l2（1）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。（2）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F1F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。2、费力杠杆：动力臂l1阻力臂l2，则平衡时F1F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。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。一、滑轮1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如右图所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2、定滑轮（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如下左图所示。（2）实质：是个等臂杠杆。（如下中图所示）F1BBGGAAsh轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件：，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。F2F1BAGOl1l2不动可动（3）特点：不省力，但可改变力的方向。 S=h所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如上右图所示）hs=2h对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）3、动滑轮（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如下左图所示）OF2GF1l1l2F1向上向上（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示）图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F12r=F2r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。（如上右图所示）对于动滑轮来说：（1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；（2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动；动力F1的方向与并排绳子平行；不计动滑轮重、绳重和摩擦。二、滑轮组1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）4、绳子端的速度与物体上升的速度关系：FFFFFFn=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5 s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h A B C D E F4、滑轮组的组装：（1）.根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。F1F2l1l2O三、轮轴1、定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。2、实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如右图所示。3、特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上，则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，Rr，F1F2，即使用轮轴可以省力，也可以改变力的方向，但却费了距离。GFLh四、斜面（1）如图所示斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。（2）如上图所示：当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。1压力： 定义：垂直作用在物体表面上的力叫压力。 压力并不都是由重力引起的，压力不等地重力；通常把物体放在水平面上时且物体竖直方向不受其他力时，压力等于物体的重力：F =G 。 重为G的物体在承面上静止不动。指出下列各种情况下所受压力的大小。FFFFF G G F+G GF F-G F 2研究影响压力作用效果因素的实验： A、B说明：受力面积相同时，压力越大压力作用效果越明显。 B、C说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。 概括这两次实验结论是：压力的作用效果与压力和受力面积有关。本实验研究问题时，采用了控制变量法和 对比法。3固体压强： 定义：物体单位面积上受到的压力叫压强。 物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量 公式 p=F/S ；其中各量的单位分别是：压强p：帕斯卡（Pa）； 压力F：牛顿（N）；受力面积S：米（m2）。 使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。 压强单位Pa的认识：一张报纸平放时对桌子的压强约.Pa ； 一本书对桌面的压强约50pa ；成人站立时对地面的压强约为：.104Pa ；它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：.104N。 应用：当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强如：铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。也可通过减小受力面积的方法来增大压强如：缝一针做得很细、菜刀刀口很薄4.液体的压强 液体内部产生压强的原因：液体受重力且具有流动性。 测量工具：压强计；用途：测量液体内部的压强。 液体压强的规律： 液体对容器底和测壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强； 在同一深度，液体向各个方向的压强都相等； 液体的压强随深度的增加而增大； 不同液体的压强与液体的密度有关。5.大气压 概念：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，用P0表示。说明：“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压指部分气体压强。高压锅外称大气压。 产生原因：因为 空气受重力并且具有流动性。 大气压的存在实验证明：马德堡半球实验、覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、吸盘。 大气压的实验测定：托里拆利实验。标准大气压： 支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。一个标准大气压即：1.105Pa （76厘米水银柱）6.大气压的特点： 特点：空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。大气压随高度增加而减小，且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说：晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。 大气压变化规律研究：在海拔2000米以内，每上升10m，大气压大约降低100 Pa； 测量工具：测定大气压的仪器叫气压计。有水银气压计和无液气压计 应用：活塞式抽水机和离心水泵。 沸点与压强：内容：一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。应用：高压锅 。大气压应用：（列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例？）用塑料吸管从瓶中吸饮料； 给钢笔吸水；使用带吸盘的挂衣勾； 离心式抽水机。7.浮力 定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的托力 叫浮力。 浮力方向：竖直向上，施力物体：液（气）体8.阿基米德原理：(1) 内容：浸入液体里的物体受到的浮力，浮力的大小等于它排开液体受到的重力。(2) 公式：F浮 = G排 =液V排g 从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。(3) 适用条件：液体（或气体）9.物体的浮沉条件： 前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。 请根据示意图完成下空。GF浮GF浮GF浮GF浮 下沉 悬浮 上浮 漂浮 F浮 G F浮 = G 液物 液 物 说明：A密度均匀的物体切去一块后浮沉情况不变 【 某实心物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。 】F浮GB一物体漂浮在密度为的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为 分析： 则： C悬浮与漂浮的比较相同： F浮 = G 不同： 悬浮液 =物 ；V排=V物漂浮液 物；V排V物D判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F浮 与G或 比较液与物 。E物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为的液体中，示数为F则物体密度为：物= G液/(G-F)F冰化为水后水面高度不变G改变物体的浮沉：a.自身重力发生改变 b.受到的浮力发生改变10.漂浮问题“五规律”： 规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力； 规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同； 规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小； 规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； 规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。11.浮力的利用：(1) 轮船： 工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。 排水量：轮船满载时排开水的质量。单位 t 由排水量m 可计算出：排开液体的体积；排开液体的重力G排 = m g ；轮船受到的浮力F浮 = m g 轮船和货物共重G=m g 。(2)潜水艇：工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。(3)气球和飞艇：工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球