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1、第十二章,简单机械,杠杆,概念;一根硬棒,在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒叫杠杆。五要素:一点(支点)二力(动力、阻力)两力臂(动力臂、阻力臂),五要素分析,(1)支点,杠杆绕着转动的点,用“O”表示;(2)动力是使杠杆转动的力,一般用“F1”表示;(3)阻力是阻碍杠杆转动的力,一般用“F2”表示;,五要素分析,(4)动力臂即支点到动力作用线的距离,一般用“L1”表示;(5)阻力臂即支点到阻力作用线的距离,一般用“L2”表示。,注意!,(1)动力和阻力的作用点都在杠杆上。(2)力臂的画法:作用点到力作垂线,用带双箭头的实线表示。,杠杆平衡,概念:杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转
2、动叫杠杆平衡。杠杆平衡的条件动力动力臂阻力阻力臂;公式表达为: F1L1F2L2,杠杆示意图画法,(1)根据题意先确定支点 O;(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长;(3)从支点向力的作用线画垂线,并用 l 1 和 l 2 分别表示动力臂和阻力臂,杠杆的分类,1.省力杠杆:其特点是L1L2,F1F2,省力但费距离。举例:起瓶器、撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等,杠杆的分类,2.费力杠杆:其特点是L1L2,F1F2,费力但省距离举例:人的前臂、镊子、筷子、火钳、理发剪刀、钓鱼杆、船桨等。,杠杆的分类,3.等臂杠杆:其特点是L1L2,F1F2,不省力也不省距离,能
3、改变力的方向举例:天平、杆秤、案秤等。,杠杆的分类,通俗的讲:省事的大多是费力的,比如吃饭的筷子,火钳等;省气的大多是省力杠杆,比如钢丝钳等。4.判断是省力杠杆或者费力杠杆的方法:(1)比较力臂长短。(2)比较力的大小。(3)比较距离的长短。,定滑轮,我们平常常看到一些简单机械,你能举例吗?常见的简单机械有:杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。Ps:滑轮是变形的杠杆,定滑轮,概念:使用时轮轴固定不变的滑轮叫定滑轮。实质:等臂杠杆。特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向对理想的定滑轮:若不计轮轴间摩擦,则拉力F=G物。绳子自由端移动距离SF(或速度vF)等于重物移动的距离SG(或速度vG),定滑轮与
4、动滑轮,从上面我们了解了定滑轮,那么你认为与之相反的动滑轮是怎样呢?动滑轮概念:使用时滑轮的轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。(可上下移动,也可左右移动),动滑轮,.实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。理想的动滑轮:若不计轴间摩擦和动滑轮重力,则拉力F=1/2G物;若只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=1/2(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),滑轮组,概念:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。理想的滑轮组:若不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=1/n G物;
5、只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=1/n(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)。,组装滑轮组方法:首先根据公式n=(G物 + G动)/ F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。,你知道其它简单机械吗?,1.轮轴由轮和轴组成,能绕共同轴线轮与轴的简单机械叫做轮轴,半径较大者是轮,半径较小的是轴;特点:当动力作用在轮上,则轮轴为省力杠杆;动力作用在轴上则轮轴为费力杠杆。举例:门把手、汽车方向盘、扳手等。,其它简单机械,斜面:斜面是一种简单机械,可用于克服垂直提升重物之困难。特点:省力但是费距离。距离比和力比都取决于倾角:
6、斜面与平面的倾角越小,斜面较长,则省力越大,但费距离;斜面与平面的倾角越大,斜面较短,则省力越小,但省距离。举例:盘山公路、搬运滚筒、斜面传送带等,斜面(注意!),在不计算任何阻力时斜面的机械效率为100%如果摩擦力很小,则可达到很高的效率。即用F1表示力,s表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。不计无用阻力时,根据功的原理,可得:F1s=Gh。,有用功 额外功,(1)概念:达到一定目的必须做的对人们有用的功叫做有用功,用W有用表示。(2)公式:W有用Gh(提升重物)W总W额=W总斜面:W有用Gh,(1)定义:并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功, 用W额表示。(2)公式:W额W总W有用G动h
7、(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面:W额fL,1+1=2,有用功+额外功=总功:(1)概念:有用功与额外功的和叫做总功。(2)公式:W总W有用W额FSW有用/=P总t斜面:W总fL+GhFL,机械效率,概念:有用功跟总功的比值叫做机械效率。公式:= W有用/ W总斜面:=W有用/W总=Gh/FL (G为物重,h为斜面竖直高度,F为拉力大小,L为斜面长度。)定滑轮:=W有用/W总=Gh/FS= Gh/Fh=G/F 动滑轮:=W有用/W总=Gh/FS= Gh/F2h=G/2F 滑轮组:=W有用/W总=Gh/FS= Gh/Fnh=G/nF,机械效率,(1)机械效率是个无量纲的单位。(2)有用功总小
8、于总功,所以机械效率总小于1;机械效率通常用百分数表示。举例:某滑轮机械效率为60%,表示有用功占总功的60%。(3)大量实验表明,使用机械时,人们所做功,都等于不用机械而直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。,例题,1.使用任何机械都不能省功,为什么人们还要使用机械呢?答:虽然使用机械不能省功,但使用机械有许多好处:a.使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离;b.使用机械可以改变做功的快慢;c.使用机械还可以比较方便地完成人们不便直接完成的工作,提高机械效率的方法:,(1)若有用功不变,可以通过减小额外功,(减少机械自重,减少机械的摩擦)来增大机
9、械效率。举例:用轻便的塑料桶打水。(2)若额外功不变,可以通过增大有用功来提高机械效率。举例:在研究滑轮组的机械效率时,我们会发现同一个滑轮组,提起的重物越重,机械效率越高,就是这个道理。(3)在增大有用功的同时,减小额外功。,机械效率的测量,1.原理:=W有用/W总=Gh/FS2.应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度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.步骤: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,结论:,影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:(1)动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。(2)提升重物越重,做的有用功相对就越多。(3)摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就越多。(4)绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。(因为重物上升的高度和绳子移动的距离的比值是固定的),