第四章 机械运动.ppt

1、第四章 机械运动,4.1 简单机械,一、杠杆 在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。 1、杠杆有直的也有弯曲的。 2、描述杠杆的五个要素。 （1）支点（0） 杠杆绕着转动的固定点。 （2）动力（F1） 促使杠杆转动的力,（3）阻力（F2） 阻碍杠杆转动的力 （4）动力臂（L1） 从支点到动力作用线的距离 （力的作用线通过力的作用点沿力的方向 所引的直线，用虚线表示） （5）阻力臂（L2） 从支点到阻力作用线的距离。,3、动力和阻力使杠杆转动的方向相反，但它们的方向不一定相反。 4、力的作用点应在杠杆上。 力臂一定过支点，但不一定在杠杆上。,二、杠杆平衡的条件 1、杠杆处于平衡状态是指杠杆静止

2、不动或绕 支点匀速转动。 2、杠杆平衡的条件 动力动力臂=阻力阻力臂 F1L1=F2L2 或 F1/F2=L2/L1 上式表明：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。,3、实验：研究杠杆的平衡条件 器材：带刻度的杠杆、支架、钩码、弹簧夹、（或绳圈）弹簧秤。 实验步骤： （1）把杠杆的中点支在支架上。 （2）调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （为什么使杠杆在水平位置平衡？ 答：这样能从杠杆上的刻度值直接读出力臂的长度）,调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆平衡，目的是让杠杆的重心能刚好在支点上。 （3）在杠杆0的两边分别挂上数目不等的钩码，通过移动钩码的位置，使杠杆重新保

3、持水平。 （4）记录有关数据。 （5）改变钩码的个数，重复以上实验，得出结论。,（6）实验的结论 杠杆的平衡条件是： 动力动力臂=阻力阻力臂,三、杠杆的应用 1、省力杠杆： 当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，使用它可以省力。 2、费力杠杆： 当动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，使用它费力，但用它可以省距离或使用方便。,3、等臂杠杆： 当动力臂等于阻力臂时，动力等于阻力，使用它既不省力也不费力。,四、滑轮 1、滑轮的结构是由框架（含轴和挂钩）及轮两部分组成。 2、定滑轮和动滑轮的结构完全相同，它们是一种变形杠杆，属于杠杆类机械。 3、根据工作情况，滑轮可分为定滑轮与动滑轮。 （1）使用时，轴固

4、定不动的滑轮叫定滑轮。,（2）使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫动滑轮 4、定滑轮的特点 只改变力的作用方向，不改变力的大小，不省力也不费力。 从杠杆的角度来看，定滑轮在使用时，轴的位置固定不动，它的实质是一个等臂杠杆，支点在轴心。,5、动滑轮的特点 能省一半力，但费一倍距离，它不能改变力的作用方向。 从杠杆的角度来看，动滑轮是省力杠杆，实际上是动力臂为阻力臂两倍的杠杆，动滑轮的支点不是固定不变的，在使用过程中时刻都在变化。 6、切忌死记硬背结论“动滑轮省一半力”，实际上当改变滑轮使用方法，不仅不省力，甚至可能会费力。,五、滑轮组 动滑轮和定滑轮组合在一起，成为滑轮组。 1、滑轮组的特点 既能改

5、变力的方向，又能省力。 2、使用时不计滑轮和绳间摩擦，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力是总重力的几分之一。,3、应用滑轮组解题的关键在于弄清承担重物和滑轮的总重力的绳子段数。 4、动滑轮上有二段绳子承担，重物上升h， F的作用点下移S=2h，F=G/2 动滑轮上有三段绳子承担，重物上升h， F的作用点上移S=3h，F=G/3。,六、轮轴 1、由轮和轴组成的能绕轴心转动的简单机械叫做轮轴。 2、轮轴可以看作是一个不等臂杠杆 （轮轴的实质是可以连续旋转的杠杆） 3、轮半径为R，轴半径为r （1）当动力F1作用在轮上，阻力F2作用在轴上，由F1R=F2r得F1=r/R F2 就省力

6、。,（2）当动力F1作用在轴上，阻力F2作用在轮上，由F1r=F2R 得F1=R/r F2,就费力。 4、轮轴的实例 手摇钻 、自行车脚踏板与牙盘、汽车方向盘、螺丝刀。,七、机械传动 1、机械传动的装置可以实现机械之间动力和能量的传递。 2、机械传动最简单的方式有三种： 皮带传动、链式传动、齿轮传动。,八、斜面 1、倾斜的坡面叫做斜面。 2、利用斜面高度一定时，斜面越长越省力。 3、当斜面长L、高为h，沿光滑斜面向上匀速拉力为F，物重为G。 FL=Gh F=h/L G 4、应用实例 坡路、楼梯、蜿蜒的盘山小路、木螺丝。,第四章 机械运动,4.2 机械功,一、机械功 1、一个力作用在物体上，且物

7、体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功。 2、做功的两个必要因素 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。 3、如果物体移动的方向和力不在一直线上，但只要不垂直，这个力还是做功的。,4、功计算 功=力物体在力的方向上通过的距离 W=FS 在SI制中: 力的单位是 牛 距离的单位是 米 功的单位是 牛米，称为焦耳，简称焦， 符号用J表示。 1焦=1牛米。,例：质量为2吨的汽车在平直公路上行驶时，受到的阻力为汽车重力的0.2倍，它先匀速行驶了2千米，接着关闭发动机后又行驶了55米后停下。 求在整段路程中动力对汽车做的功。,例：已知如图，物体A在物体B的重力下向

8、右做匀速直线运动。如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，2秒内拉力F所做的功是多少？ （滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间摩擦不计）,二、功率 1、功率： 单位时间内所做的功，叫做功率。 2、功率是描述物体做功快慢的物体量（用来 比较做功的快慢）。 3、计算公式 功率=功/时间 =W/t,4、单位：在SI制中 功率的单位是瓦，符号W 1瓦=1焦/秒 功率的常用单位：千瓦和兆瓦 1兆瓦=103千瓦=106瓦 5、当力的方向和物体移动的方向在一条直线上时，功率也可以表示成 P=W/t=FS/t=FV,其中： 如果V是瞬时速度，则p是瞬时功率 如果V是平均

9、速度，则p是平均功率。 6、人骑自行车的功率约为70瓦， 它表示：人骑自行车每秒钟做功70焦。,例1、人和自行车总重为600牛，他骑车在20秒内匀速通过一段长为100米的平直公路，若自行车受阻力约为总重的0.05倍，则通过该段公路时，他骑车的功率为 瓦。,例1、人和自行车总重为600牛，他骑车在20秒内匀速通过一段长为100米的平直公路，若自行车受阻力约为总重的0.05倍，则通过该段公路时，他骑车的功率为 150 瓦。,例2、一台抽水机的功率是1.2千瓦，在5分钟内做的功是 焦，这些功可把 重 牛的水抽到20米高的水塔上去？,例2、一台抽水机的功率是1.2千瓦，在5分钟内做的功是 3.6105

10、 焦，这些功可把 重 1.8104 牛的水抽到20米高的水塔上去？,例3、引体向上时双臂的拉力使身体上升做功，根据自身的体验，找出所需的物理量并给出合理的数据，写出引体向上时人做功的功率表达式，并给出具体数据（取g=10N/mg)。,第四章 机械运动,4.3 机械能,1、能量： 如果一个物体能对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 2、能量的单位与功的单位相同，是焦耳。 一、势能 1、重力势能 物体处于某一高度时所具有的势能叫做重力势能。 重力势能的大小取决于物体所处于位置越高，它所具有的重力势能就越大。,2、弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能。 同一物体具有的

11、弹性形变越大，它所具有的弹性势能也越大。 3、重力势能与弹性势能统称为势能。,二、动能 1、物体由于运动而具有的能量叫做动能。 2、物体的质量越大，速度越大，其动能就越大。 三、机械能 机械能的转化 1、机械能 动能和势能统称为机械能。 2、动能和势能之间可以相互转化。 机械能和其他形式的能之间也可以相互转化。,3、能量间的转化过程是做功的过程。 能量转化的多少可以用做功的多少来量度。 4、机械能守恒 （1）物体的动能和势能之间相互转化，其机械能的总量不变。 （2）机械能的转化和守恒是指一个物体的动能和势能相互转化过程中没有能量损失，也没有其他能量补充，则机械能的总量将保持不变。,第四章 机械运动,4.4 功的原理,一、功的原理 1、动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，即使用任何机械都不能省功 W1=FL W2=Gh W1=W2 FL=Gh 2、任何机器都遵循功的原理，省功的机械是不可能制造出来的。,二、机械效率 1、总功W总： 动力对机械所做的功叫做总功。 2、有用功W有： 克服重力那样有用的阻力所做的功叫做有用功。 3、额外力W额： 把克服像摩擦力那样无用的阻力所做的功叫做额外功。,4、三者之间的关系 W总=W有+W额 5、机械效率 有用功在总功中所占的比例。 机械效率=有用功/总功 =W有/W总 100%,例1 沿长5米,高1米的斜面,把重力1000牛的物体匀