简单机械及机械效率-知识点突破.doc

物理第十一章延伸杠杆的定义：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就叫杠杆。和杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的点（o）动力：使杠杆转动的力（F1）阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）动力臂：从支点到动力的作用线的距离（L1）。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（L2） 。一根硬棒成为杠杆的条件：要有力的作用能绕某固定点转到对概念的理解：(1)杠杆可以是直的，也可以是弯的。，但在外力的作用下不能变形。例如：撬棒、跷跷板、抽水机、手柄等。(2)定义中的力，是指作用在杠杆上的动力和阻力，且动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但动力和阻力不一定相反。(3)杠杆在力的作用下，绕固定点转动而不是平动。(4)不论动力和阻力，杠杆都是受力物体，作用于杠杆的物体都是施力物体。(5)阻力绕支点转动的方向与动力绕支点转动的方向相反。杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂。即在杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之几。利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题，一般遵循以下步骤：(1)确定杠杆支点的位置。(2)分清杠杆受到的动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地作出力的示意图。(3)确定每个力的力臂。(4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。各类杠杆的特点：杠杆种类力臂关系省、费力情况省、费距离情况举例省力杠杆L1L2F1F2费距离手推车，铡刀费力杠杆L1F2省距离镊子，钓鱼竿等臂杠杆L1=L2F1=F2相同天平要求最小动力，必须先画出最大动力臂。1寻找最大动力臂的方法(1)当动力作用点确定后，支点到动力作用点的线段即为最大动力臂；(2)动力作用点没有规定时，应看杠杆上哪一点离支点最远，则这一点到支点的距离即为最大动力臂。2作最小动力的方法(1)找到最大动力臂后，过作用点作动力臂的垂线；(2)根据实际，动力能使杠杆沿阻力作用的反方向转动，从而确定动力的方向。滑轮组定义：将动滑轮和定滑轮组合在一起即为滑轮组。滑轮组的工作特点:特点既可以省力又可以改变力的方向，若承担重物和动滑轮的绳子为n 股则绳端施加的力为物重的 ln(忽略动滑轮重摩擦等)重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系s=nh (n指承重绳的股数)组装滑轮组。口诀：“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后，再确定绳子的起始点。（1）当n为奇数时，绳子的起始点从动滑轮开始，经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。（2）当n为偶数时，绳子的起始点从定滑轮开始，经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。在中考中此类问题包括以下几种类型：(1)已知滑轮组的省力情况(2)未知滑轮组的省力情况(3)根据特定要求绕线确定滑轮组绕线时要注意一些特殊的要求，比如 “最省力”、“人要站在地面上”、“向上拉”等，还要符合一定的物理情景。轮轴定义：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。斜面定义：是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面：是一种省力的简单机械。轮轴：1轮轴的实质：是个可以连续转动的杠杆。(如图)2轮轴的特点：轮半径是轴半径的几倍，加在轮上的力就是加在轴上的力的几分之一。即：3轮轴的功能：一是改变用力的大小；二是改变物体的运动速度。4生活中的轮轴：如：辘轳、汽车方向盘、门把手、扳手等。斜面：特点：因为斜面是一种省力的简单机械(如图所示)。若忽略摩擦，斜面长是斜面高的n倍，拉力就是物体所受重力的n分之一。即：F一沿斜面拉力G一物体重力L一斜面长 h一斜面高从公式中可知：斜面越长，越省力。功的定义：必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功；功的两个要素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。以下三种情况下力对物体不做功：(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。使用任何机械都不省功。机械功的原理：1忽略机械自重和摩擦时，使用简单机械所做的功等于不使用机械而直接用手做的功。或者说使用机械不省功。如果直接用手把重为G的物体提升一个高度h，手使用的力就是G，手移动的距离就是h。手做的功是W1=Gh。如图所示，使用动滑轮，手用的力变了G/2(不考虑动滑轮的重及摩擦)，手移动的距离变了2h。使用动滑轮时手做的功Gh。可见，W2=W1，即有：使用机械时对物体做的功等于不使用机械时而直接对物体做的功。功率定义：单位时间里完成的功，叫做功率。意义：它是表示做功快慢的物理量。功率的计算公式：（1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。（2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。例如汽车发动机的功率一定时，用可知，牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。有用功，额外功与总功：名称定义符号公式实例有用功使用机械做功时对人们有用的功W有W有=Gh从井中打水时提水所做的功额外功对人们没有用但又不得不做的功W额从井中打水时提水桶和绳子所做的功总功有用功与额外功之和W总W总=W有+W额从井中打水时手的拉力所做的功区分有用功和额外功：在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样。例如：用桶将水从水井中提出来，提水是我们需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是一只桶掉入水井里，我们要将桶从井中提出来，则克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能带出来的水的重力所做的功就是额外功了。计算有用功，额外功和总功的方法：1. 总功的计算：（1）定义法：W总=Fs（2）总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有用+W额外（3）公式法：2. 有用功的计算方法：（1）定义法：W有用=Gh（2）W有用=W总-W额外（3）公式法：3. 额外功的计算方法：（1）定义法：（2）W额外=W总-W有用（3）公式法：机械效率的定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率；计算公式：=机械效率的意义：（1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。（2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。功，功率和机械效率的比较：物理量物理意义定义符号公式单位说明功做功即能量的转化有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功WW=FsJl. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系功率做功快慢单位时间内完成的功PW(国际单位)机械效率反映机械性能的物理量有用功占总功的总值无杠杆的机械效率:有用功W有用=Gh总功W总=Fs额外功W额外=W总-W有用机械效率测量杠杆的机械效率:【器材】轻质杠杆（木质），重质杠杆（铁制），钩码，有支座的木板，弹簧秤，细线。【操作】（1）将轻质杠杆按如图装在画有等间距水平横线的木板上。在杠杆的A处悬挂几个钩码，把弹簧秤系在杠杆B处并竖直缓慢地向上拉杠杆。记下钩码重G1、钩码被提升的高度h1、弹簧秤的示数F1和弹簧秤移动的距离S1，比较G1h