【海边物理】【八下】初中力学知识点解析(知识点).pdf

8 初中力学知识点解析初中力学知识点解析 一 质量和密度一 质量和密度 1 质量 质量 物体所含物质的多少叫做物体的质量 m 在国际单位制中 质量的基本单位是千克 kg 常用的质量单位还有吨 t 克 g 和毫克 mg 等 它们之间存在着换算关系 1 吨 t 1000 千克 kg 1 千克 kg 1000 克 g 1 克 g 1000 毫克 mg 质量是物体的一种属性 它 不随物体的形状 状态 温度或位置而改变 日常生活中 常用案秤 台秤 杆秤测量物体质量 实验室中 用天平测量 物体质量 有托盘天平和物理天平 用托盘天平测量物体质量 要记住口诀 水 平台上 游码归零 横梁平衡 左物右砝 先大后小 横梁平衡 具体而言 天平要放在水平台面上 游码移到标尺左端零刻度处 调节螺母使横梁水平 指针指在刻度板中央 使天平平衡 如果指针偏右 应将平衡螺母向左旋动 反之 将平衡螺母向 右旋动 将物体放在左盘中 按估计的质量 在右盘上增添砝码 使指针接近刻度板中央 调节游码 使指针指在刻度板中央 砝码总质量与游码所在位置的刻度值之和就是被测物体的质 量 天平是比较精密的仪器 使用时要注意爱护 天平的称量不能超过它的最大称量 不允许把潮 湿的或有腐蚀性的物质直接放在托盘上 要保持砝码的干燥 清洁 不能用手直接触摸砝码 用后 要及时放回砝码盒里 2 密度 密度 同种物质的质量与体积的比值都相等 不同物质的质量与体积的比值不相等 这个比值反映了 物质的一种特性 物理学中 把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度 密度的概念据 说最早是由古希腊的学者阿基米德提出的 根据密度的定义 可得 V m 在国际单位制中 密度 的单位是千克 米 3 读作 千克每立方米 密度的常用单位还有克 厘米3 它们之间存在着换算 关系 1 千克 米 3 1 103克 厘米3 根据 V m 首先使用天平测出质量 然后使用量筒测出体积 最后使用公式得出密度 人们利用实验的方法测量出常见物质的密度 并将它们列成了密度表 密度在生产技术上的应用 可从以下几个方面反映出来 1 可鉴别组成物体的材料 密度是物质的特性之一 每种物质都有一定的密度 不同物质 的密度一般是不同的 因此我们可以利用密度来鉴别物质 其办法是是测定待测物质的密度 把测 得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较 就可以鉴别物体是什么物质做成的 2 可计算某些很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积 根据密度公式的变形 式Vm 或 m V 可以计算出物体的质量和体积 特别是一些质量和体积不便直接测量的问题 如计算不规则形状物体的体积 纪念碑的质量等 3 可判定物体是实心还是空心 判定物体是空心的还是实心的 一般有以下三种方法 根据公式 求出物体的密度 物 再与该物质密度 0比较 若 0 物 则为空心 若 0 物 则为实 心 测出质量 m0 由公式 m V 求出 V0 再与 V物比较 若 V物 V0 则为空心 若 V0 V物 则为实心 把物体当作实心物体对待 由公式Vm 求出体积为 V0的实心物体的质量 m物 然后将 m物与物体实际质量 m0比较 若 m 物 m0时 则为空心 若 m物 m0 则体为实心 9 4 可计算液体内部压强以及浮力等 详见后 二 力的作用二 力的作用 我们对物体推 拉 提 压时都会感到肌肉紧张 由此人对物体施加推力 拉力 提力 压力 物体也相应受到这些力 力 F 是物体之间的相互作用 施加力的物体叫做施力物体 受到力的 物体叫做受力物体 力是不能摆脱物体而独立存在的 任何两个物体之间的力的作用总是相互的 施力物体同时也是受力物体 受力物体同时也是施力物体 由于单独一个物体不能产生力 所以施 力物体与受力物体一定同时存在 同时消失 而对于某一具体力而言 施力物体和受力物体是一定 的 例如手拍桌面时 手拍打桌面的力的施力物体是受 受力物体是桌面 由于力的作用是相互的 所以桌面对手也有力的作用 其施力物体是桌面 受力物体是手 产生力的作用与否跟两物体是否 接触无关 相互接触的物体之间可能没有力的作用 相互不接触的物体之间可能发生力的作用 重 力 电场力 磁力等 力可以使物体发生形变 例如弹簧在压力的作用下缩短了 在拉力的作用下伸长了 力可以改 变物体的运动状态 力既能改变物体的运动快慢 也能改变物体的运动方向 一个物体只要发生形 变或运动状态的改变 那么这个物体一定受到力的作用 而一个物体若受到力的作用 那么这个物 体可能形状发生改变 也可能运动状态发生改变 还可能两者都发生改变 但绝不能肯定是哪一种 情况 在国际单位制中 力的单位是牛顿 N 1 牛的大小约为托起两个鸡蛋所用的力 测量力的仪 器叫做测力计 实验室中常用的测力计是弹簧秤 其测量原理是 在弹性限度内 弹簧的伸长与所 受的拉力成正比 使用弹簧秤前 先要了解弹簧秤的测量范围 不要让弹簧秤测量超过它测量范围 的力 再了解弹簧秤的刻度上每一大格表示多少牛 每一小格表示多少牛 还要观察弹簧秤的指针 是否与零刻度对齐 如果没有对齐则要调零 除了弹簧秤外 还有测量握力的握力计 测量机车 拖拉机的牵引力的牵引测力计等 力对物体的作用效果取决于力的大小 方向与作用点 这三个因素称为力的三要素 在物理学 中 常用一根带箭头的线段来表示力 线段的起点表示力的作用点 线段的长度表示力的大小 箭 头所指的方向表示力的方向 用一根带箭头的线段表示出力的三要素的方法 叫做力的图示 三 重力三 重力 物体由于地球吸引而受到的力叫做重力 G 重力的施力物体是地球 受力物体是物体本身 重力的方向总是竖直向下 重锤线所指示的方向称为竖直方向 地面上同一点处物体受到重力的 大小跟物体的质量成正比 用关系式 G mg 表示 通常在地球表面附近 g 值约为 9 8 牛 千克 表 示质量是 1 千克的物体受到的重力是 9 8 牛 在要求不太精确的情况下 可以取 g 10 牛 千克 物 体所受重力的作用点叫做重心 重心是重力的等效作用点 质地均匀外形规则物体的重心 在它的 几何中心上 如均匀细棒的重心在它的中点 球的重心在球心 方形薄木板的重心在两条对角线的 交点 可以用二次悬挂法找到不规则物体的重心 但是重心的位置不一定在物体之上 例如圆环的 重心在其中心 背越式跳高的运动员在最高点时的重心也在其身外 四 摩擦力四 摩擦力 两个相互接触的物体 当它们要发生或已经发生相对运动时 就会在接触面上产生一种阻碍物 体相互运动的力 这种力就叫做摩擦力 f 摩擦力只可能产生在相互接触的物体之间 不接触的 物体间不存在摩擦力 要发生相对运动是指两个接触的物体接触面间有相对运动的趋势 例如沿水 平方向推讲台 但没有推动 这就是因为地面对讲台有摩擦力 已经发生相对运动是指已经在相 对运动 例如在冰面上滑动的冰壶最终会停止 是因为冰面对冰壶有摩擦作用 一个物体在另一个物体表面滑动时受到的摩擦力 叫做滑动摩擦力 其方向总是跟接触面相切 并且跟物体与相对运动方向相反 滑动摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关 物体 10 AC B C 在另一物体表面上运动 压力越大 滑动摩擦力越大 在相同压力下 物体在不同物 体的表面上运动 表面越粗糙 滑动摩擦力越大 可以由公式 f N 来计算滑动摩擦 力的大小 为滑动摩擦系数 即摩擦力和压力之间的比值 N 是压力 支持力 一个物体与另一个物体接触 并且有相对运动趋势 但没有相对运动 时所受到的摩擦力叫做 静摩擦力 其方向跟接触面相切 并且跟物体相对运动趋势方向相反 一个物体在另一个物体表面上滚动时所受到的摩擦力叫做滚动摩擦力 轮子在地面上滚动时会 产生滚动摩擦 相同条件下 滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多 正因为如此 在地上拖动一圆筒 比滚动一圆筒困难得多 在生活中 摩擦有时是有益的 有时是有害的 例如人走路 骑车 握笔 传送带传送就需要 增大摩擦 而像机器运转时 格零件之间的摩擦就是有害的 它使机器发热 既降低了机器工作效 率 又加快了零件的磨损 可以通过增大压力或使接触面变粗糙来增大摩擦 可以通过减小压力 使接触面变光滑或将滑动摩擦变为滚动摩擦来减小摩擦 五 二力平衡五 二力平衡 如果一个力 F 产生的作用效果和两个力 F1和 F2共同产生的作用效果相同 那么就可以用力 F 来替代这两个力 F1和 F2 其中 F 叫做 F1和 F2的合力 F1和 F2叫做 F 的分力 例如原来由几个 小孩才能共同提起的重物可以由一个大人一手提起 原来由两个人才能推动的卡车也可以由一个大 力士推动 合力并不是物体所受到的另外一个力 如果将作用在物体上的几个力去掉 用合力可以 实现原先的作用效果 求几个力的合力叫做力的合成 就是用一个力来代替几个力的作用 在同一直线上 方向相同 的两个力的合力大小等于两力之和 合力的方向跟两个力的方向相同 F F1 F2 方向相反的两个 力的合力大小等于两力之差 合力的方向跟两个力中较大的那个力的方向相同 F F1 F2 水平桌面的物体 受到地球对它的重力和桌面对它的支持力处于静止状态 在水平公路上行驶 的汽车 在运动方向受到了牵引力和摩擦力的作用而处于匀速直线运动状态 物体在两个或多个力 作用下 能够保持静止或匀速直线运动状态 这就是物体处于平衡状态 这两个力互为平衡力 实验证明 作用在同一物体上的两个力 只有当它们大小相等 方向相反 并且作用在同一条 直线上时 才能使物体保持平衡 也就是一对平衡力 简言之 就是 同体 等值 反向 共线 如果四个条件中缺少任何一条 这两个力必定不是平衡力 当二力平衡时 这两个力的合力为零 六 牛顿第一定律六 牛顿第一定律 古希腊哲学家亚里士多德认为 要使一个物体运动起来必须有力推它 拉它 当力停止作用后 运动物体便静止不动 要使一个物体做匀速运动 必须有一个恒定的力作用于它 归纳起来就是 力是维持物体运动的原因 伽利略设想有两个对接斜面 将小球从斜面 AB 上某一高处由静止释放 小球将滚上另一个斜 面 BC 如果没有摩擦 小球将上升到原来高度 如果减小斜面 BC 的倾角 变为图中的 BC 小球将通过更长的路程 最终仍能达到原来的高度 继续 减小斜面 BC 的倾角 小球通过的路程也更长 当 BC 最终成为水平面时 小 球再也达不到原来的高度 而沿水平面以恒定的速度一直运动下去 这就是著名 的斜面理想实验 伽利略得出结论 维持物体运动不需要力 如果让同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下 目的 为了保证每次小车到达水平 面时有相同的速度 第一次在水平面上铺上毛巾 小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了 第二 次在水平面铺上较光滑的棉布 小车在棉布上滑行的距离较远 第三次是光滑的木板 小车滑行的 距离最远 也可以类似得出结论 与伽利略同时代的物理学家 数学家迪卡尔又进一步完善上述论点 运动物体在不受外力作用 时 将沿原来的方向匀速运动下去 11 牛顿在伽利略等人研究的基础上 总结出牛顿第一定律 一切物体在没有受到外 力作用时 总保持匀速直线运动状态或静止状态 牛顿第一定律是在大量经验事实的 基础上 通过进一步推理而概括出来的 且经受住了实践的检验 所以已成为大家公认的力学基本 定律之一 但是我们周围不受力是不可能的 因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律 牛顿第 一定律澄清了物体做匀速直线运动可以不需要力 即力与运动状态无关 所以力不是产生或维持运 动的原因 但是现实生活中 物体做匀速直线运动或保持静止 是由于受力平衡的结果 牛顿第一定律表明 一切物体都具有保持匀速直线运动状态或保持静止状态的性质 物体的这 种性质叫做惯性 因此牛顿第一定律又叫做惯性定律 惯性是物体的一种属性 一切物体在任何情 况下都有惯性 惯性大小只与物体的质量有关 与物体是否受力 受力大小 是否运动 运动速度 等皆无关 人们有时要利用惯性 例如跳远运动员的助跑 用力可以将石头甩出很远 骑自行车蹬 几下后可以让它滑行 有时要防止惯性带来的危害 例如小型客车前排乘客要系安全带 车辆行使 要保持距离 包装玻璃制品要垫上很厚的泡沫塑料 七 压强七 压强 1 压强 压强 物理中的压力 F 指垂直作用在物体表面上的力 压力不同于重力 压力是弹力 由于相互 接触的两个物体相互挤压发生形变而产生 而重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引作用而产 生的 压力的方向与受力物体的接触面相垂直 但重力的方向始终竖直向下 压力作用在物体的接 触面上 而重力作用在物体的重心 压力的大小与重力无关 当物体放在水平面上时 物体对水平 面的压力大小可能等于物体重力的大小 压力能使物体发生形变 在受力面积相等的情况下 压力越大 压力的作用效果越显著 此时 压强与压力成正比 在压力相同的情况下 受力面积越小 压力的作用效果越显著 此时压强与 受力面积成反比 当受力面积与压力都不相同时 则比较物体单位面积上所受到的压力大小来比 较压力的作用效果 物体单位面积上所受到的压力叫做压强 p 根据压强的定义 可得 S F p 在国际单位制中 压强的单位是牛 米 2 叫做帕斯卡 Pa 1 帕表示 1 平方米面积上受到的压力 是 1 牛 帕是一个很小的单位 一张纸摊开平方在桌面上或者 3 粒芝麻放在水平桌面上时 产生的 压强约为 1 帕 2 液体的压强 液体的压强 液体容器底 内壁 内部的压强称为液体压强 简称液压 液体具有重力 因此对容器底有压强 液体的深度越大 压强越大 密度越大 压强越大 液 体具有流动性 因此液体对 限制 它流动的侧壁产生压强 例如水从筒的不同高度的空中射出 孔 的高度越高 射得越近 这现象说明 液体对容器侧壁有压强 液体对容器侧壁的压强随深度的增 大而增大 游泳时 潜入水中会感到胸部和全身受到水的压力 说明液体内部也存在压强 可以通过 U 型管压强计研究液体内部压强规律 U 型管压强计右管开口向上 左管通过橡皮软管跟一个扎有橡 皮薄膜的金属盒相连 压强计金属盒的橡皮膜不受压力时 U 型管中两液面相平 压强计金属盒的 橡皮膜受大小不同的压力时 压力越大 U 型管中的液面差越大 将压强计金属盒 放入水中不同 深度时 可以观察到深度越深 U 型管中的液面差越大 将压强计的金属盒放入水中相同深度处 改变橡皮膜的方向 U 型管中的液面差不变 将压强计的金属盒 分别放入水中和浓盐水中相同深 度处 观察到在盐水中 U 型管中的液面差明显较大 由此可见 液体内部的压强取决于液体的密 度和液体内部的深度 同种液体 深度越深 压强越大 同种液体 同一深度 液体向各个方向都 有压强 且各个方向的压强相等 在不同液体内部当深度相同时 液体的密度越大 压强越大 设想在密度为 的液体中 距液面下 h 深处有一个面积为 S 的水平液面 则在该液面上方有一 12 甲乙 个体积为 Sh 的液柱 该液柱对此水平液面的压力ShgVgmgGF 那么该 水平液面所受的压强大小为gh S Shg S F p 此公式不但适用于计算液体内部的压强 也适用 于柱状固体 由公式 p gh 可知 液体内部的压强根液体的质量无关 在如图所示 的两容器中倒入等高的水 水的质量不同 把 U 型管压强计的金属盒分别 放入两容器底部 两次液面高度差相同 显然 甲容器中液体对容器底部的 压力大于液体的重力 乙容器中液体对容器底部的压力小于液体的重力 3 大气压强 大气压强 地球周围包着一层厚厚的空气 它主要是由氮气 氧气 二氧化碳 水蒸气和氦 氖 氩等气 体混合组成的 通常把这层空气的整体称之为大气 它上疏下密地分布在地球的周围 总厚度达 1000 千米 所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强 大气压强 p0 是指地球上某 个位置的空气产生的压强 简称大气压 瓶吞蛋试验 覆杯实验这些现象证明了大气压确实存在 1654 年德国马德堡市的市长 学者奥托格里克和助手把两个黄铜半球壳中间垫上橡皮圈 再把两 个半球壳灌满水后合在一起 然后把水全部抽出 使球内形成真空 最后把气嘴上的龙头拧紧封闭 周围的大气把两个半球紧紧地压在一起 16 匹马才把它们拉开 奥托格里克为此做了详尽的解释 平时 我们将两个半球紧密合拢 无须用力 就会分开 这是因为球内球外都有大气压力的作用 相互抵消平衡了 好像没有大气作用似的 今天 我把它抽成真空后 球内没有向外的大气压力了 只有球外大气紧紧地压住这两个半球 这次马德堡半球实验证明了大气压确实存在 而且大得 惊人 真空吊 用吸管吸饮料 均利用了大气压 1643 年 意大利科学家托里拆利首先用实验测定了大气压的值 取一根约 1 米长的一段封闭 的玻璃细管 在管内灌满水银并排出空气 用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端把玻璃管小心 地倒插在盛有水银的槽里 待开口端全部浸入水银槽内时放开手指 当管内外水银液面的高度差约 为 76 厘米时 它就停止下降 这个实验说明大气压强根 76 厘米汞柱所产生的压强相等 如果逐渐 倾斜玻璃管 管内水银柱的竖直高度不变 用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验 可以发现水银柱的竖直高度不变 说明大气压强与玻璃管的粗细 长短无关 规定能支持 76 厘米 汞柱的大气压叫做一个标准大气压 即 p0 gh 13 6 103千克 米 3 9 8 牛 千克 0 76 米 1 01 105 帕 一个标准大气压可以支持 10 34 米高的水柱 所以托里拆利实验不能用水代替水银 汞气压计 和无液气压计可以测定大气压的数值 大气压随海拔高度升高而减小 大气压的分布和变化与天气也有密切关系 晴高阴低 冬高夏 低 在压强低的地方 水的沸点也相应降低 八 浮力八 浮力 1 浮力的大小 浮力的大小 浸在液体或气体中的物体受到竖直向上的力叫浮力 对于漂浮在液面上的物体 浮体 而言 浮力与物体重力大小相等 还可以通过计算物体在空气中与浸在液体中 两种情况下弹簧秤示数之 差来得到浮力 对于浸没在液体内的物体而言 浮力是物体受到液体对其向上与向下的压力差 h1 是 液 体 下 表 面 的 深 度 h2是 液 体 上 表 面 深 度 S 是 物 体 的 横 截 面 积 即 排液液液液液向下向上向下向上浮 VghSgSghSghppFFF 12 影响浮力大小的因素有 两个 液体的密度和物体排开液体的体积 而与物体的质量 体积 重力 形状 浸没的深度等均 无关 可以得到阿基米德原理 浸在液体里的物体受到的浮力的大小等于物体排开液体所受到的重 力 由物体的平衡条件与阿基米德原理可以得到 将漂浮物体全部浸入液体里 需加的竖直向下的 13 外力等于液体对物体增大的浮力 同一物体漂浮在不同液体里 所受浮力相同 在密 度大的液体里浸入的体积小 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 2 物体的浮沉 物体的浮沉 浸没在液体中的物体 同时受到浮力和重力的作用 物体的浮沉就取决于竖直方向上受到的浮 力 F浮和重力 G 的大小 当 F 浮 G 时 物体从液体中逐渐减少它的深度 趋向液面的运动过程 物 体上浮 当 F 浮 G 时 物体逐渐增加在液体中的深度 趋向容器底部的运动过程 物体下沉 当 F 浮 G 时 若 V排 V物 物体漂浮 若 V排 V物 物体可以停留在液体里任何深度的地方 物体悬浮 若物体静止在容器底部的情形 这时 F 浮 N G物 N 是容器底对物体的作用力 物体沉底 其中 上浮和下沉是两个运动过程 悬浮 漂浮 沉底是三种静止状态 当物体完全浸没在液体中时 通过比较物体的密度和液体的密度 也可以判断物体的沉浮 当 物 液时 物体下沉 当 物 液时 物体悬浮 可以通过增大浮力 增大液体密度 增大物体排开液体的体积 或减小自身重力 潜水艇排水 热气球充气和放气 使物体浮起来 3 浮力的应用 浮力的应用 1 密度计 密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的 用密度计测量液体的密度时 它受到的浮力总等 于它的重力 待测液体的密度越大 密度计浸入液体中的体积则越小 露出部分的体积就越大 反 之待测液体密度越小 密度计浸入液体中的体积则越大 露出部分的体积就越小 所以密度计上的 刻度值是 上小下大 2 轮船 钢铁制造的轮船 船体是空心的 使它排开水的体积增大 受到的浮力增大 这时船受到的浮 力等于自身的重力 所以能浮在水面上 3 潜水艇 无论潜水艇下潜多深 排开液体体积始终不变 所以潜水艇所受的浮力始终不变 潜水艇的上 浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的 若要下沉 可充水 使 F 浮 G 若要上浮 可排水 使 F浮 G 当它在海面上行驶时 受到的浮力大小等于潜水艇的重力 4 气球 飞艇和热气球 气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体 热气球里充的是被燃烧器加热 体积膨胀 密度变 小了的热空气 当 F 浮 G 时 气球或飞艇可升上天空 若要使充氦气或氢气的气球或飞艇降回地 面 可以放出球内的一部分气体 使气球积缩小 浮力减小 使浮力小于 G 对于热气球 只要停 止加热 热空气冷却 气球体积就会缩小 减小浮力 使浮力小于 G 而降回地面 九 简单机械九 简单机械 1 杠杆 杠杆 在力的作用下可以绕固定点转动的硬棒叫做杠杆 杠杆是一种简单机械 杠杆不一定必须是直 的 也可以是弯曲的 但是必须保证是硬棒 不易变形 镊子 脚踏板 独轮车 侧刀 扳头 天 平 羊角锤 火钳等 都是杠杆 杠杆绕着转动的固定点 O 叫做支点 使杠杆转动的力叫做动力 F1 施力的点叫动力作用 点 阻碍杠杆转动的力叫做阻力 F2 施力的点叫阻力作用点 通过力的作用点沿力的方向的 直线叫做力的作用线 从支点到力的作用线的距离叫做力臂 从支点 O 到动力 F1的作用线的垂直 距离叫做动力臂 l1 从支点 O 到阻力 F2的作用线的垂直距离叫做阻力臂 l2 找出杠杆的 三 点 两臂 首先要确定所要研究的杠杆 画出示意图 在图中找出支点 动力作用点和阻力作用 点 特别要能在转动中找出支点 画力臂时先要引出力的作用线 可沿正 反方向延长虚线 然后 作支点到力的作用线的垂线 从支点到力的作用线的距离才是力臂 注意力臂一定过支点 力臂不 14 一定在杠杆上 并要注意 力臂要用虚线且用大括号括出 力臂与力垂直 用垂直符 号标出 当几个力作用在同一杠杆上时 支点到的作用线距离最长者就是最小 当力 的作用线通过支点时 则该力对支点的力臂为零 当杠杆处于静止或匀速转动状态时 杠杆平衡 研究杠杆的平衡条件实验前 应调节杠杆两端 的螺母 使杠杆在水平位置平衡 这样做可以方便的从杠杆上量出力臂 此时满足 动力 动力臂 阻力 阻力臂 即 2211 lFlF 或 2 1 1 2 l l F F 可以看出 动力臂 l1是阻力臂 l2的几倍时 动力 F1 就是阻力 F2的几分之一 动力臂大于阻力臂时 动力小于阻力 这种杠杆称为省力杠杆 它省力 费距离 例如撬棒 铡刀 动滑轮 轮轴 羊角锤 钢丝钳 手推车 花枝剪刀等 动力臂小于阻力臂时 动力大于阻 力 这种杠杆称为费力杠杆 它费力 省距离 例如缝纫机踏板 起重臂 人的前臂 理发剪刀 钓鱼杆等 动力臂等于阻力臂时 动力与阻力相等 这种杠杆称为等臂杠杆 它不省力不费力 有 天平 定滑轮等 硬的物体要用较大的力才能剪开 这说明阻力较大 应用动力臂较长 阻力臂较 短的剪刀 省力杠杆 纸或布之类较软的物体用较小的力就能剪开 这说明阻力较小 同时为了 加快剪切速度 刀口要比较长 应用动力臂较短 阻力臂较长的剪刀 费力杠杆 修剪树枝时 一方面树枝较硬 这就要求剪刀的动力臂要长 阻力臂要短 另一方面 为了加快修剪速度 剪切 整齐 要求剪刀刀口要长 应用动力臂较长 阻力臂较短 同时刀口较长的剪刀 省力杠杆 阿 基米德曾讲 给我一个支点和一根足够长的杠杆 我就可以撬动地球 此时阻力较大 这是一根 费力杠杆 尽管找不到那么长 那么坚硬的杠杆 也找不到那个支点 撬动地球只是阿基米德的假 想 但是这句话有严格的科学依据 依然催人奋进 阿基米德曾经借助杠杆和滑轮组 使停放在沙滩上的桅船顺利下水 在保卫叙拉古国免受罗马 海军袭击的战斗中 阿基米德利用杠杆原理制造了远 近距离的投石器 利用它射出各种飞弹和巨 石攻击敌人 曾把罗马人阻于叙拉古城外达 3 年之久 而我国 3000 多年前就应用杠杆工作 例 如用舂捣谷 用桔槔从井中吸水 在战国时期已制成精确的天平和杆称 在 2400 多年前的 墨经 中对杠杆原理已有了精辟的论述 2 滑轮 滑轮 由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索 绳 胶带 钢索 链条等 所组成的可以 绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮 滑轮是变形的杠杆 是一种简单机械 滑轮分为定滑轮和动 滑轮 1 定滑轮 使用时中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮 旗杆顶上装有定滑轮 竹帘的上方也装有定滑轮 定 滑轮实质是等臂杠杆 动力臂与阻力臂等于滑轮半径 使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向 2 动滑轮 使用时中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮 动滑轮实质是省力杠杆 动力臂是阻力臂的两 倍 能省一半力 但是动力移动的距离是钩码升高的距离的 2 倍 即费了距离 而且不能改变力的 方向 不计滑轮的质量 则 2 G F 如果考虑动滑轮质量 则 2 动滑轮 GG F 十 机械功十 机械功 1 机械功 机械功 功 一词最初是法国数学家贾斯帕 古斯塔夫 科里奥利创造的 作用在物体上的力和物体 在力的作用下通过的距离的乘积叫做这个力对物体所做的功 W 国际单位是焦耳 J 要注意 15 的是 功的单位是焦耳 在应用杠杆平衡条件计算时 力和力臂的乘积的单位 牛 米 不能写作焦耳 可以通过公式 W Fs 计算力对物体做功的多少 其中 F 表示作用在 物体上的力 s 表示物体在力的方向上下通过的距离 没有做功一般以下三种 有力而没有运动 如小孩推石头而石头不动 运动一段距离而没 有作用力 如冰块在光滑的水平面水平方向上 冰块有运动但没有力的作用 虽然有力作用且通 过一段距离 但力的方向跟物体运动方向垂直 如水平航行的船 在浮力的方向上没有通过距离 浮力对船就没有做功 使用机械时动力对机械所做的功 等于机械克服阻力所做的功 也就是说 使用任何机械都不 能省功 这个结论叫做机械功的原理 机械功的原理告诉我们 使用机械要省力必须费距离 要省 距离必须费力 既省力又省距离的机械是没有的 使用机械虽然不能省功 但人类仍然使用 是因 为使用机械或者可以