第十二章 简单机械 第一节杠杆
一.1.(见教材76页)定义:在 的作用下绕着 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,来帮助确定支点。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表示。 ②动力: 杠杆转动的力。用字母F1表示。 ③阻力: 杠杆转动的力。用字母F2表示。
说明:动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在 上。 动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向 。 ④动力臂:从支点到 作用线的距离。用字母L1表示。 ⑤阻力臂:从支点到 作用线的距离。用字母L2表示。 3.画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。
⑴找支点O;⑵画力的作用线(虚线);⑶画力臂(实线,过支点垂直力的作用线作垂线);⑷标力臂(大括号)。
二.研究杠杆的平衡条件:见教材76页实验
3.杠杆平衡是指:杠杆静止或 转动。
实验前:应调节杠杆两端的 ,使杠杆在 位置平衡。这样做的目的
是:可以方便的从杠杆上量出 。
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 也可写成:F1/F2=L2/L1。 解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。(如:杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。) 解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4.应用:
说明:应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择 力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选 力杠杆。
第二节 滑轮
1.见教材82页探究实验:定滑轮:
①定义:中间的轴 的滑轮。 ②实质:定滑轮的实质是: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对理想的定滑轮(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 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。
11
④理想的动滑轮(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
22
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。
1
③理想的滑轮组(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
n
1
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)。
n
④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。 三、机械效率:
1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=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。
W有用 ② 公式: η= W
总
Gh斜 面:η= 定滑轮: = Gh= Gh G
= η Fh F
GhGh FS = = G 动滑轮: η=
F2h 2F
GhGh
FS = = G 滑轮组 η= Fnh nF
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 表示。某滑轮 机械效率为60%表 示有用功占总功的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。
5、机械效率的测量:
W有用 Gh ① 原 理: η= W =
总 FS
②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变。 ⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有: A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。 B提升重物越重,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。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
第二篇:第十二章简单机械知识点总结
第十二章 简单机械
一、杠杆
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,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。 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表示。 ②动力:使杠杆转动的力。用字母F1表示。 ③阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。
说明:动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反。 ④动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。 ⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。 画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。 ⑴找支点O;⑵画力的作用线(虚线);⑶画力臂(虚线或实线,过支点垂直力的作用线作垂线);⑷标力臂(大括号)。 研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指: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。
解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。(如:杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。)
解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中,阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
用方便,省距离时,应选费力杠杆。
二、滑轮
1.定滑轮:
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。 ②实质:定滑轮的实质是: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对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G。
绳子自由端移动距离S(或速度vF)=重物移动的距离h(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。
11
④理想的动滑轮(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=
22
(G物+G动),绳子自由端移动距离S(或vF)=2倍的重物移动的距离h(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。
1
③理想的滑轮组(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
n
1
拉力F=(G物+G动)。绳子自由端移动距离S(或vF)=n倍的重物移动的距离h(或vG)。
n
④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。 三、机械效率:
1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=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=fL
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。
② 公式:η =
W总
斜 面:η =
W有用
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 。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。
④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机械间的摩擦、增加物重。 5、机械效率的测量:
Gh ① 原 理: = W有用
η =
W总 FS
②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变。 ⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有: A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。 B提升重物越重,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。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
GhFL Gh Gh G
= η = FS =
Fh F
GhGhG
η = FS = =
2F
Gh Gh Gη = = =
Fnh 四、简单机械的机械效率
(1)斜面 ①W有用=G·h
②W额外=f·S
③W总=F·S=G·h+fS
(2)杠杆 ①W有用=G物·h
②W额外 ③W总=F·S
(3)定滑轮竖直方向提升重物(a)
①W有用=Gh
②W额外:摩擦及绳重 ③W总=F·S=F·h
(4)定滑轮水平方向拉动物体(b)
①W有用=f·S物 ②W额外:滑轮转动摩擦 ③W总=F·SF=F·S物
(5)动滑轮(a)及竖直方向滑轮组
①W有用=G物·h
②W额外=
③W总=F·S=F·nh=(G物+G动)·h (n为连接动滑轮绳子段数)
(6)动滑轮(b)及水平方向滑轮组
①W有用=fS物 ②W额外:绳重及滑轮转动摩擦
③W总=F·S=F·nS物 (n为连接动滑轮绳子段数)
注:a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分,故对机械进行润滑一般都可以
提高机械效率.
b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功 c、对于所有机械均有