第十一章-简单机械和功--基本知识点

11.1杠杆一、杠杆1.定义：在物理学中，将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称做杠杆。2.五要素：支点（O）杠杆绕着转动的点。 动力（F1）使杠杆转动的力。 阻力（F2）阻碍杠杆转动的力。动力臂（L1）从支点到动力作用线的垂直距离。阻力臂（L2）从支点到阻力作用线的垂直距离。注意：力臂从支点到力的作用线的垂直距离。 力臂作图的步骤：找支点找力的作用线作点到线的垂直距离标明力臂名称。二、杠杆的平衡条件1.探究杠杆的平衡条件杠杆处于平衡状态的情况：静止状态匀速转动调节杠杆在水平位置平衡的方法：调节杠杆两端的平衡螺母（左高向左，右高向右调，两边平衡螺姆调节方向一至。）调节杠杆在水平位置平衡的目的：便于测量力臂克服杠杆自重的影响实验记录表：测量序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm注：多次实验的目的是从一般现象中总结出普遍的规律。杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂数学表达式： F1 L1F2 L2杠杆的平衡条件也称为杠杆原理，最早是由古希腊学者阿基米德总结出来的。2.杠杆的分类：省力杠杆：特点：动力臂大于阻力臂 优点：省力 缺点：费距离 例如：羊角锤、手推车、剪铁皮的剪刀、老虎钳、撬棒等费力杠杆：特点：动力臂小于阻力臂 优点：省距离 缺点：费力 例如：筷子、镊子、笤帚、船桨、裁衣剪刀、钓鱼竿、理发的剪刀等等臂杠杆：特点：动力臂等于阻力臂 优点：既不省力也不省距离 例如：托盘天平、定滑轮等11.2滑轮一、定滑轮1.定义：使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮，称为定滑轮。2.实质：等臂杠杆3.结构示意图：4.探究使用定滑轮的特点实验序号钩码所受的重力G/N弹簧测力计的示数F/N实验记录表定滑轮的特点：使用定滑轮不能省力；使用定滑轮可以改变用力的方向；使用定滑轮可以改变拉力的方向，但不能改变拉力的大小（拉力的大小保持不变）。二、动滑轮1.动义：使用滑轮时，轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮，称为动滑轮。2.实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆3.结构示意图：4.探究使用动滑轮的特点实验序号钩码所受的重力G/N弹簧测力计的示数F/N实验记录表动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力；使用动滑轮不能改变用力的方向。三、滑轮组1.定义：将定滑轮和动滑轮组合起来使用称为滑轮组。2.作用：滑轮组既可以省力又可以改变用力的方向。3.力的关系：用滑轮组起吊重物时，滑轮组用几段绳子吊物体，提起物体的力就是物重的几分之一。注：不计动滑轮重、绳重和摩擦的情况下（理想情况）F=G/n不计绳重和摩擦的情况下（只考虑动滑轮的自重）F(GG动)/n4.距离的关系：S=nh5.速度的关系：V=nV物6.滑轮组的绕法：奇动偶定注：n为奇数时，从动滑轮开始；n为偶数时，从定滑轮开始。四、轮轴和斜面1.轮轴由具有公共转轴的轮和轴组成，轮轴也以看成是杠杆的变形，且是一种能省力的杠杆。轮轴的实例：门把手、汽车方向盘、扳手等。2.斜面也是一种简单机械，也可以看成是杠杆的变形，且是一种能省力的杠杆。斜面的实例：供轮椅通行的斜坡、盘山公路等。11.3功一、探究斜面1.实验需测量的物理量：拉力的大小F、小车通过的距离S 小车的重力G、小车上升的高度h2.实验记录表测量序号F/NS/mG/Nh/mFs(Nm)Gh/(Nm)3.实验现象：Fs与Gh近似相等4.实验表明：如不考虑摩擦等阻力的影响，使用其他任何机械也可以得到与使用斜面时相似的结论，即没有既省力又省距离的机械。（使用任何机械都不能省功。）二、功（符号：W）1.定义：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，称为机械功，简称功。2.公式：功=力距离 （W=Fs）3.单位：在国际单位制中，功的单位是牛米（Nm）。为纪念英国物理学家焦耳，将功的单位命名为焦耳，简称焦，用字母J表示。（1J=1 Nm）4.根据功的公式，对物体做功有两个必要条件：一是对物体要有力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。5.没有做功的三种情况： 有力没有距离，例如：虽然司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹丝不动。 有距离没有力，例如：运动员踢了足球一下，球在草地上滚动了一段距离。 有力有距离但不在同一方向上，例如：学生背着书包在水平路面上匀速前进。11.4功率一、功率（符号：P）功率是表示物体做功快慢的物理量。1.定义：单位时间内所做的功叫做功率。2.公式：功率=功/时间 （PW/t）变形后可求W=Pt 推导公式还有P=Fv3.在国际单位制中，功率的单位是焦/秒（J/s）。为纪念英国工程师、发明家瓦特，将功率 的单位命名为瓦特，简称瓦，用字母W表示。（1W=1J/s）例如：人平时骑自行车的功率约为6080W。表示的物理意义：人骑自行车每秒做功6080焦耳。4.在工程技术中，常用千瓦（KW）、兆瓦（MW）等作为功率的单位。 1KW=1000W 1MW=1000KW5.马力是曾使用过的一种功率的单位，1马力等于735瓦。二、活动11.6估测上楼时的功率1.需测量的物理量：人的质量m、上楼的竖直高度h、上楼的时间t2.测量工具：磅秤（或体重秤测人的重力G）、皮卷尺、秒表3.实验记录表：测量对象人的质量m/Kg上楼的竖直高度h/m上楼的时间t/S功率P/W甲同学乙同学丙同学4.功率表达式：P=mgh/t11.5机械效率一、活动11.7 再探动滑轮1.需测量的物理量：绳受到的拉力F、手移动的距离S、钩码受到的重力G、钩码上升的高度h2.需要的测量工具：弹簧测力计、刻度尺3.实验记录表：测量序号绳受到的拉力F/N手移动的距离S/m钩码受到的重力G/N钩码上升的高度h/m手拉绳所做的功/J动滑轮拉钩码所做的功/J4.总功、有用功、额外功之间的关系：W总W有用 W额外二、机械效率（符号：）1定义：在物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。2机械效率通常用百分数表示：机械效率=（有用功/总功）100表达式：=（W有用 / W总）100 注：对于实际机械，由于额外功的存在，总有W有用 W总，因此100。三、测定滑轮组的机械效率的实验1.原理：=（W有用 / W总）1002.器材：弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮组、钩码3.需测量的物理量：绳受到的拉力F、手移动的距离