物理知识点4 简单机械 学案—2021年中考科学一轮复习（机构）

简单机械 一、知识梳理 1. 杠杆的概念 在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。实际应用的杠杆可以是直的，也可以是弯的。 2.杠杆五要素 （1）五要素 支点：杠杆绕着转动的固定点O； 动力：使杠杆转动的力F1； 阻力：阻碍杠杆转动的力F2； 动力臂：支点到动力作用线的距离l1； 阻力臂：支点到阻力作用线的距离l2。 【注意】力臂不是从支点到力的作用点的距离。 (2)杠杆的五要素可以用杠杆示意图表示出来。 (3)力臂的画法：①首先确定支点O.②画好动力作用线及阻力作用线。画的时候可用虚线将力的作用线延长。③再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则支点到垂足的距离就是力臂。④最后用大括号勾出力臂(或在线段两端标上箭头表示力臂的端点)，在旁边分别用字母l1和l2表示动力臂和阻力臂。 3.人体中的杠杆 人体中有许许多多的杠杆在起作用。如：抬头、踮起脚尖、手拿物体等都是人体中的杠杆在起作用。 如，手拿起东西、头部抬起、踮起脚跟等，手臂、头部、脚板都可以看作杠杆。 4.探究杠杆平衡条件 （1）杠杆平衡：指杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态。 （2）实验中使杠杆在水平位置平衡的目的：排除杠杆自重的影响，便于测出力臂的值。 （3）调节杠杆水平平衡时可调节杠杆两端的平衡螺母。 （4）实验拓展：实验时，若只用钩码，则钩码应挂在杠杆两端；若只在杠杆一端挂钩码，则可以在同一端用弹簧测力计向上拉，且方向为竖直向上。 5.杠杆平衡条件 杠杆平衡时有：动力×动力臂=阻力×阻力臂。 （1）表达式：若用F1表示动力，F2表示阻力，l1表示动力臂，l2表示阻力臂。则有： 或 （2）探究时注意的问题： ①实验前要先调节杠杆两端平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 ②在实验时不能移动平衡螺母。 ③在加减或移动钩码时，要使杠杆在水平位置平衡。 ④实验不能只凭一组数据得到结论，必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论。 6.杠杆的应用 (1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，即l1> l2，杠杆平衡时，动力小于阻力，F1<F2，即用较小的动力就可以克服较大的阻力。使用省力杠杆的好处是省力，但是动力移动的距离却比阻力移动的距离大。省了力，却费了距离。举例：铡刀、剪铁皮的剪刀、起钉锤、起子等。 (2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，即l1< l2，杠杆平衡时，动力大于阻力，F1>F2，即使用费力杠杆费力，但是动力移动的距离比阻力移动的距离小。费了力，却省了距离。举例：钓鱼竿、理发剪刀、镊子等。 (3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，即l1= l2，杠杆平衡时，动力等于阻力，F1=F2，即使用等臂杠杆既不省力也不费力，既不省距离也不费距离，但可以改变动力的方向，使工作方便。举例：天平。 7.定滑轮 周边有小槽，能绕中心轴转动的小轮叫做滑轮。滑轮分定滑轮、动滑轮两种。用定滑轮、动滑轮又可以组装成不同的滑轮组。 定滑轮——使用时，轴固定不动。 特点：不能省力，但能改变力的方向。 实质：相当于一个等臂杠杆。(支点为滑轮的轴心，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径)。 【归纳提升】该滑轮工作时，滑轮的轴位置不随重物一起移动，把这种滑轮叫定滑轮。定滑轮不省力(使用定滑轮提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝G)，不省距离(使用定滑轮提升重物时，若重物被提升h，则绳子自由端移动的距离s＝h)，能改变力的方向(不管沿哪个方向拉绳子，在不计绳重及摩擦时，拉力F＝G)。 定滑轮在使用时，相当于一个等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 8.动滑轮 （1）定义：使用时轴随物体一起运动的滑轮。 （2）特点：能省一半的力，但费距离，不能改变力的方向。 （3）实质：相当于动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。(支点为滑轮与绳子相切的切点，动力臂等于滑轮的直径，阻力臂为滑轮的半径)。 【归纳提升】该滑轮工作时，滑轮的轴随重物一起移动，把这种滑轮叫动滑轮。动滑轮省力(使用动滑轮提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝1/2G)，费距离(使用动滑轮提升重物时，若重物被提升的高度为h，则绳子自由端移动的距离s＝2h)，不能改变力的方向。 当竖直向上用力时，动滑轮的动力臂为轮的直径，阻力臂为轮的半径，因此，动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 9.滑轮组 （1）构成：实际应用时，常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。 （2）特点：使用滑轮组，可以省力，有的可以改变力的方向，但费距离。 （3）使用时，动滑轮和物体的总重由几股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的几分之一。 10.有用功、额外功、总功 (1)有用功：对我们有用的，是我们所需要的功。 (2)额外功：虽然不需要，但又不得不做的功叫额外功，也叫无用功。 (3)总功：有用功与额外功