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机械与人 知识小结lF1. 杠杆两个特征：是一根硬棒，（形状没限制）；在力的作用下可以绕固定点转动。2. 杠杆的几个概念：力臂：支点到力作用线的距离（即垂线段长）必须会画：虚线，垂足，大括号，力臂符号（以支点和力作用点的连线作为力臂对应的力最小如上图F ） 3. 杠杆的平衡条件（实验）（多次测量，避免偶然性)1、调平衡：（不管调左右哪个螺母）都是哪边高往哪边调图12、调水平平衡目的：便于直接读出力臂值 3、平衡条件：4. 三种杠杆省力杠杆：l1 l2 所以 F1 F2。省力必然费距离。（徒手做不到利用它可做到的杠杆）道钉撬，羊角锤，瓶起子、铡刀、铁皮剪、手推车等费力杠杆：l1 l2 所以 F1 F2。费力省距离。钓鱼杆，筷子，镊子等等臂杠杆：不省力，也不省距离。 等臂杠杆-天平。5. 滑轮图2（1）定滑轮（图1）：实质是等臂杠杆。使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向。物体上升的高度等于拉力作用点移动的距离。 （2）动滑轮（图2）：实质是动力臂是阻力臂的二倍的省力杠杆。但不能改变力的方向。省力：F=1/2（G物+G动）；费距离：S=2h（绳子自由端移动距离是物体被提高高度的2倍）（3）滑轮组：既能省力也能改变动力的方向。省力：F=1/n(G物+G动） 费距离：s=nhn:吊着动滑轮的承重绳的段数（即绳子直接与动滑轮接触的段数）必须会数（如图3，n=3）组装原则：奇动偶定，一动一定图3（n为奇数绳子起点在动滑轮挂钩上，n偶数则从定滑轮挂钩出发，绳子不能交叉）6. 功W1、功是成效的意思。做功必要条件：一是作用在物体上的力F，二是物体在力的方向上通过的距离s 。2、三种无功情况：劳而无功（推车推不动）、不劳无功（踢球球离开脚后的过程人不再做功）、垂直无功（背书包沿水平方向运动，背的力方向向上不做功）。3、计算公式：WFs ；若力拉着物体在竖直方向运动，用公式WGh计算。（注：利用公示时必须明确“F”是哪个力，s必须是物体在力F方向上移动的距离。s只能用m做单位，W-J焦 ， 1J1Nm )例1：水平地面上的物体重40N，受15N水平推力前进4m，撤去外力后又前进1m。则推力做功：WF = FS = 15N X 4m = 60J, WG = 0J（垂直无功），最后1m中没有推力不做功。例2: 物体在恒力F作用下水平前进经过s1、s2，已知s1=s2,且s1段光滑，s2段粗糙，推力F在两段做的功分别为W1、 W2。则有W1 = W2 （某力对物体做功多少，只与力F和对应的s有关，与力的方向、物体的运动7. 功率P 状态及物体是否受其他力无关）功率P描述物体做功快慢的物理量，物体在单位时间内完成的功叫做功率。公式： FS / t = Fv（P-W瓦，W-J， t只能用S 秒做单位， 1kW103W 1MW106W）功率的大小与做功多少无关；与所花时间无关，但取决于功与时间的比值，（如：功率越大做功越多 ）实验：P=W / t=FS / t：测出物体所受力F，力方向上移动距离S，再测出做功所用的时间t即可求出功率8. 机械效率 （总小于100%）实际机械，因为机械本身有重力且存在摩擦，所以动力所做的功比不用机械而直接用手所做的功要多。 有用功“W有”：完成目的必须做的功，即不用机械而直接用手所做的功；W有用Gh（若使物体在水平方向做匀速直线运动，则W有用Ff S ,即水平运动只要克服摩擦力做功即可）额外功 “W额” ：并非我们需要但又不得不做的功，主要来自于机械自身的重力、摩擦等因素。总功 “W总” ：完成这个任务时，人所总共要做的功。实际就是人对机械所做的功。 W总 Fs = W有+ W额要求能根据不同的情况分析哪些是有用功，哪些是额外功。机械效率“” ：有用功跟总功的比值。用来描述机械性能的好坏。实验：1、实验原理：弹簧测力计测出F、G，刻度尺测出S、h即可2、操作：实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计 实验原理3、结论：（1）同一滑轮组，机械效率随提升物重的增大而增大 （2）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮个数越少，机械效率越高（即机械越简单效率越高）4、提升滑轮组的机械效率方法：增加物重、减小滑轮重，减少摩擦等“”与功率P毫无关系，与是否省力，有用功、总功的多少无关，取决于有用功与总功的比值。9. 功的原理：使用任何机械都不省功（人们通过机械所做的功，都不会少于直接用手所做的功）10能量 : 能的单位也是焦耳（J）1、功是能量转化的量度，物体具有做功的本领，我们就说物体具有能量。能够做的功越多，具有的能量就越大。注意：（1）具有能量的物体，不一定在做功（有本领不一定要用）。（2）做功的过程，一定伴随着能量的转化。2、 动能：物体由于运动而具有的能量。一切运动的物体都具有动能。实验：1）研究方法：控制变量法2）怎样判断动能的大小：可观察木块被推开距离的远近（转换法）3）让不同物体从斜面的同一高度滑下的目的： 使物体进入水平面时的速度相同4）结论（1）速度相同时，质量越大，物体具有的动能越大（高度滚下仅为了获得速度,结论中不能出现高度！）（2）质量相同时，速度越大，物体具有的动能越大5）若水平面绝对光滑且不计空气阻力,该实验还能得出结论吗?答: 不能（因为木块都做匀速直线运动）决定动能大小的因素：一是质量，二是速度。动能有没有变化就看m、v变不变。3、 势能：势能包括重力势能和弹性势能。（1）重力势能：物体在高度处所具有的能。大小取决于m和h，重力势能有没有变化就看m、v变不变实验方法：可让不同物体从同一高度下落，同一物体从不同高度下落撞击沙坑中的木桩，观察木桩下陷深度来反映物体具有的重力势能多少（转换法）。结论：1）高度相同时，质量越大，重力势能越大 2）质量相同时，高度越高，重力势能越大（2）弹性势能：发生弹性形变的物体具有的能量。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。4、 机械能：动能和势能统称为机械能，机械能是和物体的机械运动联系的能量。机械能等于它的动能与势能之和。一切物体可以既具有动能又具有势能，也可以只具有动能或只具有势能。5、 动能和势能相互转化滚摆实验：开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，只有重力势能，没有动能。摆轮下降过程，重力势能转化为动能；摆轮到最低点时，转动最快，动能最大，重力势能最小。摆轮上升过程中，摆轮的动能逐渐转化为重力势能。注意抓住所问过程m、v、h怎么变从而决定了动能、重力势能怎么变。只有重力做功（即不考虑摩擦或空气阻力时），机械能总量保持不变。如滚摆中不考虑摩擦时重力势能全部转化为最低处动能，但实际中由于克服摩擦力做功，机械能损耗转化为热能，滚摆最终停下来6、 水能和风能：空气在流动的过程中所具有的机械能叫做风能。风能是一种永不枯竭的能源。流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能。11、小粒子与大宇宙 原子核1、物质的组成 ：物质 分子 原子 核外电子夸克2、 物质是由大量分子组成的，分子间有间隙（高压下，油桶出油；酒精和水混合后体积小于混合前的总体积）分子动理论：一切物质的分子都在做无规则运动 （注意凡是看得到的如灰尘等都不是分子运动） 分子间存在着相互作用的引力和斥力（物体很难被拉开说明分子间有引力，很难被压缩，说明分子间有斥力）3、扩散现象：不同物质互相