简单机械和功基本知识点.doc

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：⑴力臂——从支点到力的作用线的垂直距离。
⑵力臂作图的步骤：①找支点②找力的作用线③作点到线的垂直距离④标明力臂名称。
二、杠杆的平衡条件
1.探究杠杆的平衡条件
⑴杠杆处于平衡状态的情况：①静止状态②匀速转动
⑵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。）
⑶调节杠杆在水平位置平衡的目的：①便于测量力臂②克服杠杆自重的影响
⑷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
①

②

③

注：多次实验的目的是——从一般现象中总结出普遍的规律。
⑸杠杆的平衡条件：动力×动力臂﹦阻力×阻力臂
数学表达式： F1 L1﹦F2 L2
⑹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：
⑴省力杠杆：①特点：动力臂大于阻力臂
②优点：省力
③缺点：费距离
④例如：羊角锤、手推车、剪铁皮的剪刀、老虎钳、撬棒等
⑵费力杠杆：①特点：动力臂小于阻力臂
②优点：省距离
③缺点：费力
④例如：筷子、镊子、笤帚、船桨、裁衣剪刀、钓鱼竿、理发的剪刀等
⑶等臂杠杆：①特点：动力臂等于阻力臂
②优点：既不省力也不省距离
③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
①

②

③

⑴实验记录表

⑵定滑轮的特点：①使用定滑轮不能省力；
②使用定滑轮可以改变用力的方向；
③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
①

②

③

⑴实验记录表

⑵动滑轮的特点：①使用动滑轮能省一半力；
②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：①不计动滑轮重、绳重和摩擦的情况下（理想情况）F=G/n
②不计绳重和摩擦的情况下（只考虑动滑轮的自重）F＝(G＋G动)/n
4.距离的关系：S=nh
5.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h
2.实验记录表
测量序号
F/N
S/m
G/N
h/m
Fs(N·m)
Gh/(N·m)
①

②

③

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（N·m）。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 N·m）
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：
①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。
②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。
③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 （P＝W/t）变形后可求W=Pt 推导公式还有P=Fv
3.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60—80W。
表示的物理意义：人骑自行车每秒做功60—80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=1000KW
5.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t
2.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/t

11.5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h
2.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/J
①

②

③

4.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：η）
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：η=（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η＜100℅。
三、测定滑轮组的机械效率的实验
1.原理：η=（W有用 / W总）×100℅
2.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S、
钩码受到的重力G、钩码上升的高度h
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
W总/J
拉钩码
所做的功
W有用/J
机械
效率
η
①

②

③

4.实验记录表：
5．提高滑轮组机械效率的方法：①增加被提升物体的重力；②减小机械的自重及摩擦。