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第十三章简单机械 第一节杠杆 F2 L1 L2 O 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 从支点到动力作用线的距离 L1阻力臂 从支点到阻力作用线的距离 L2 F1 二 杠杆的五要素 下列关于力臂的说法中正确的是 力臂是从支点到力的距离 力臂是从支点到力的作用线之间的杠杆的长度 力臂是从支点到力的作用点之间距离 力臂是从支点到力的作用线的距离 D 在下图中画出动力F1的力臂L1 用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示 O为支点 F1是手对鱼竿的作用力 请画出 1 鱼线对钓鱼竿拉力F2的示意图 2 F1的力臂 三 杠杆的平衡条件 2 探究杠杆的平衡条件 1 杠杆平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时 我们就说杠杆平衡 保证力臂沿杠杆 便于测量 排杠杆自重对实验的影响 问题 杠杆在满足什么条件时才会平衡 实验操作 1 调节平衡螺母 使杠杆水平平衡 问题 为什么要调节杠杆在水平位置平衡 2 杠杆两端挂上不同数量的钩码 移动钩码的位置 使杠杆水平平衡 将动力F1 阻力F2 动力臂l1 阻力臂l2记录表格中 3 改变阻力和阻力臂的大小 相应调节动力和动力臂的大小 再做几次实验 4 在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力 通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡 将动力F1 阻力F2 动力臂l1 阻力臂l2记录表格中 3 杠杆的平衡条件 动力 动力臂 阻力 阻力臂 F1 L1 F2 L2 1 小阳同学在做 探究杠杆平衡条件 的实验时 他把杠杆挂在支架上 发现左端向下倾斜 1 若使杠杆在位置平衡 需把平衡螺母向端调节 2 如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码 则在B处要挂个同样的钩码 杠杆才能重新位置平衡 3 若在C处挂6N的钩码 用弹簧测力计作用在B点 要使杠杆在水平位置平衡 最小拉力的方向应该 此时弹簧测力计的示数为 水平 右 2 竖直向上 2N 3 如图所示 分别沿力F1 F2 F3 的方向用力 使杠杆平衡 关于三个力的大小 下列说法正确的是 A 沿F1方向的力最小B 沿F2方向的力最小C 沿F3方向的力最小D 三个力的大小相等 B F3 O 以支点到力和作用线的连线为力臂的力最小 F1 4 在A点施加一个最小的力 使杠杆在此位置平衡平衡 A B O G 1 省力杠杆 动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 在生活中 你还发现了哪些工具是省力杠杆 我们在使用省力杠杆时 得到了省力的利益 同时我们又付出了怎样的代价呢 2 费力杠杆 动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 在生活中 你还发现了哪些工具是费力杠杆 使用费力杠杆 虽然费了力 但却省了动力作用点移动的距离 3 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 物理实验室中 我们使用的天平就是等臂杠杆 托盘天平 物理天平 1 下列工具在正常使用中 属于费力杠杆的是 练一练 A 启瓶器 B 切纸铡刀 C 食品夹 D 羊角锤 4 一根粗细均匀的木棒重500N 一头着地 求 抬起另一端所需最小的力有多大 第十二章第 节滑轮 工作时 轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮 结论 使用定滑轮不省力 不省距离 但可以改变力的方向 一 定滑轮 L1 L2 相当于一个等臂杠杆 F G 一 定滑轮 F G O L2 L1 L1 L2 相当于一个等臂杠杆 F G 改变拉力方向后 还是等臂杠杆 所以只使用定滑轮 无论拉力方向怎么样 F G 工作时 轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮 结论 使用动滑轮可以省力 但费距离 且不改变力的方向 二 动滑轮 动滑轮的实质 动滑轮在使用时 同样可以找出跟它相当的杠杆 请认定一下 杠杆的支点是A还是O点 并指出拉力F与物重G的关系 杠杆的支点在O上 若不计摩擦和滑轮重 则有 实验结论 动滑轮可以省一半力 但费一倍距离 不能改变力的方向 结论 n为承担物重的绳子段数 讨论 起点在定滑轮n为偶数 起点在动滑轮n为奇数 2 用滑轮按图甲 乙 丙所示三种不同方式 拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动 拉力分别是F1 F2 F3 则 A F1 F2 F3B F2 F3 F1C F2 F1 F3D F3 F1 F2 D 练一练 F F 议一议 F G 4 F G 5 连线 讨论 若每个滑轮重30N 结果如何 练一练 思考题 在左图所示的滑轮组中 a 若动滑轮重G 不计 拉力F是多少 b 若动滑轮重G 不能忽略 那么图中的拉力F应等于多少 分析 图中吊起动滑轮的绳子跟数为5 巩固练习 1 如下图 a 所示 物体B重100N 在力F作用下匀速上升时 F应等于 N 不计摩擦 2 如上图 b 所示 物体A重为100N 挂重物的钩子承受的拉力是 N 人匀速拉绳子的力是 N 动滑轮自重不计 100 100 50 3 如图所示的四个滑轮组中 图 可省一半力 图 最费力 图 和图 用力大小一样 b c 结论 使用动滑轮比直接提升物体不省功 推论 使用任何机械不省功 实验 概念 额外功 由于机械自重和摩擦等因素影响 而不得不做的功 无用付出 在使用机械工作时 有用功在总功中所占份额越多越好 它反映了机械的一种性能 物理学中表示为机械效率 一 机械效率 1 定义 有用功跟总功的比值 2 公式 3 用百分数表示 总小于1 有用功 额外功与总功 额外功 提升物体 目的 提升物体所做的功Gh 有用功 克服斜面摩擦所做的功fs 总功 人拉物体所做的功Fs 1 关于机械效率的说法中正确的是 A 越省力的机械 效率越高B 做有用功越多的机械 效率越高C 做相同的功 额外功的值越小 效率越高D 做功越快的机械 效率越高 C 练一练 2 如图 忽略绳重和摩擦 用拉力F拉着10N的重物匀速上升 绳子自由端移动1m 动滑轮重力2N 求 1 拉力F 2 物体上升的距离 3 有用功 总功 机械效率 练一练 二 测滑轮组的机械效率 实验原理 实验器材 注意事项 弹簧测力计 刻度尺 铁架台 滑轮 细线 钩码 竖直向上 缓慢拉动测力计 实验1保持动滑轮重一定 改变钩码重力 结论 动滑轮重一定 物重越大 机械效率越高 2 条件 物重一定 实验2保持钩码重力一定 改变动滑轮重 结论 物重一定 动滑轮越重 机械效率低 影响滑轮组机械效率的因素 1 滑轮组轮与轴的摩擦 减小摩擦可以减少额外功 提高机械效率 2 所提升的物重 物重增加 机械效率也提高 3 动滑轮的重力 几种情况滑轮的功率 F甲 F乙 G h为物体上升的距离 S为绳子自由端移动的距离 f F F 例 忽略动滑轮自重 5 如图所示 每个滑轮均重12N 用滑轮组拉着重1000N的物体A沿水平方向以0 2m s的速度匀速向左移动 拉力F的功率为32W 不计绳重及机械内部摩擦 求 1 拉力F的大小 2 滑轮组的机械效率 1 图为测量滑轮组机械效率的实验装置 钩码总重6N 1 实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计 由图可知拉力大小为 N 若钩码上升的高度为8cm 则弹簧测力计向上移动 cm 该滑轮组的机械效率为 2 若仅增加钩码的个数 该滑轮组有机械效率将 选填 增大 减小 或 不变 缓慢 2 4 24 83 3 增大 练一练 3 质量是6kg的物体A放在水平桌面上 利用下图装置使物体以0 2m s的速度做匀速直线运动 弹簧测力计始终保持水平 其示数为2N 不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦 则 g取10N kg 1 作用在绳端的拉力F为 N 2 水平桌面对物体A