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第十二章 简朴机械
一、杠杆
　　1定义： 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
　　 说明： ①杠杆可直可曲，形状任意。
　　 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助拟定支点。如：鱼杆、铁锹。
　　2五要素──组成杠杆示意图。

　　①支点： 杠杆绕着转动的点。用字母O表达。
　　②动力： 使杠杆转动的力。用字母F1表达。
　　③阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母F2表达。
　　④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表达。
　　⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表达。
　　画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。
　　3研究杠杆的平衡条件：
　　杠杆平衡指：杠杆（静止）或(匀速转动 )。
　　实验前： 应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在（水平位置）平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。
　　结论： 杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：
　　 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1L1=F2L2也可写成：F1/F2=L2/L1。
　　4．分类：
名称
结 构特 征
优缺陷
应用举例
省力
杠杆
动力臂大于阻力臂
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车
费力
杠杆
动力臂小于阻力臂
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力不费力
天平，定滑轮
达标检测：　　
1、在“探究杠杆平衡条件”的实验前，(1)将杠杆放在水平面上后，发现右端比左端低，这时，应将右端螺母向_____边调；实验中是靠移动 来改变力臂的，靠增减 来改变阻力和动力的大小的。
2、．如图3所示，OB为一轻质杠杆，O为支点，OA=0.3m，OB=0.4m，将重30N的物体悬
挂在B点，当杠杆在水平位置平衡时，在A点至少需加 __ N的拉力，这是一个 __ (选
填“省力”或“费力”)杠杆．

图3

3、下列工具中：(1)镊子；(2)羊角锤；(3)铡刀；(4)理发剪刀；(5)裁衣剪刀；(6)天平；(7)大扫帚；(8)筷子；(9)剪铁皮的剪刀；(10)道钉撬；(11)火钳；(12)起重机的起重臂；(13)撬棒；(14)汽车的脚踏板．其中属于省力杠杆的是_______ _______，属于等臂杠杆的是________，属于费力杠杆的是_______ ______．（填序号）

二、滑轮
　　1．定滑轮：

　　①定义：中间的轴固定不动的滑轮。
　　②实质：等臂杠杆。
　　③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
　　④对抱负的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。
　　绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG）
　　2．动滑轮：

　　①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）
　　②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
　　③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。
　　④抱负的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=（G物+G动）绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）
　　3．滑轮组
　　①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
　　②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。
　　③抱负的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物+G动）。绳子自由端移动距离SF（或vF）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）。
④组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体规定组装滑轮。
达标检测：
1、用定滑轮匀速提起重物的三种拉法，所用的拉力分别以F1、F2、F3表达，（　 ）　
A.拉力F1最小
B.拉力F2最小
C.拉力F3最小
D.三种拉力同样

2、如图所示，滑轮组承担重物的绳子股数为 股。若绳子自由端在拉力F作用下，竖直向上移动0.2m，则重物G上升距离为 m；若物体重为100N，不计滑轮重，则匀速向上的拉力F为 N；若四个滑轮重量各是2N，则拉力F又为 N（摩擦不计）。
3、如图5，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提高，不计摩檫和滑轮重，则重力G甲＿＿G乙
G
F
图5

4、在滑轮组提高物体，当绳子自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，被提高物的质量是20kg。若不计动滑轮重力和摩擦阻力，绳子的力应为
A．40N B50N C．100N D．5N
三、机械效率：
１、有用功：定义： 对人们有用的功。
　　　 公式： W有用＝Gh（提高重物）=W总－W额=ηW总
斜面： W有用= Gh
2、额外功：定义： 并非我们需要但又不得不做的功
公式： W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面： W额=f L
3、总功： 定义： 有用功加额外功或动力所做的功
公式： W总=W有用＋W额=FS= W有用／η
斜面： W总= fL+Gh=FL
4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。
η
W有用
W总
=
η
Gh
FL
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fh
=
G
F
=
η
Gh
FS
=
Gh
F2h
=
G
2F
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fnh
=
G
nF
=
② 公式：

斜 面：
定滑轮：

动滑轮：

滑轮组
③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表达。某滑轮 机械效率为60%表达有用功占总功的60% 。
④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
5、机械效率的测量：
① 原 理：
②应测物理量：钩码重力G、钩码提高的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。
④环节：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的重要因素有：
A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
B提高重物越重，做的有用功相对就多。
C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提高高度不影响滑轮机械效率。
达标检测：
1．关于机械效率的说法中对的的是（ ）
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，则机械效率一定越高
D．做功越快的机械，机械效率越高
2.下列关于机械效率的说法错误（　　）
A、当总功一定期，有用功越多或额外功越少，机械效率越高。
B、当有用功一定期，总功越少或额外功越少，机械效率越高。
C、当额外功一定期，总功越多或有用功越多，机械效率越高。
D、使用机械时，越省力、功率越大，则机械效率大
3、滑轮组将重500N的物体，举高60cm的过程中，机械效率为80％，则有用功为 　　 J，额外功为 　J。
4、某人将一物体用F=40N的推力匀速将一个重200 N的物体推上高h=1 m、长s=6 m的斜面，则此人对物体做的总功为_ ___J，额外功为_____J，斜面的机械效率_____，斜面和物体间的摩擦力是______N.

能力提高
1．用剪刀剪东西时，假如用剪刀的尖部去剪就不易剪断，而改用剪刀中部去剪就容易些，这是由于（ ）
A．增大了动力 B．减小了阻力
C．减小了阻力臂 D．增大了动力臂

2、测某机器的机械效率时，有如下4个记录结果，其中肯定错误的是（ ）。
A. 99℅ B. 120℅ C. 60℅ D. 80℅
3、关于机械效率的下列说法中，对的的是（ ）
A.运用机械越省力，机械效率越高
B.机械做功越快，机械效率越高
C.有用功相同，总功越大的机械效率越高
4．在如图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提高，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（ ）

5．杠杆的平衡条件是___________，假如杠杆的动力臂是阻力臂的5倍，当杠杆平衡时，动力是阻力的_______ 倍．
6．重200 N的物体，使用定滑轮将它提起时，不计摩擦和滑轮重，所用拉力是_____N，假如使用动滑轮将它提起，所用拉力是_____ N．

7．如右图所示，物体重G=500N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为__________N，若绳子自由端向上拉动2m，则物体向上移动________m。（不计摩擦、不计滑轮重）

8．如图所示，在水平拉力F的作用下重100 N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10 N，则拉力F的大小为 N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为 N。

9.作图题
（1）．画出下列图中的动力臂L1和阻力臂L2。

（2）．按下图中所给的省力条件，画出各滑轮组绳子穿绕方法。图中G表达物重，G′表达动滑轮重，F表达人对绳子的拉力。

10、如下图所示，建筑工人用滑轮组提高重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。假如工人将绳子匀速向上拉了6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？

11．运用如图4所示的装置，用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：
（1）物体和动滑轮的重各是多少？
图4
　（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？