内容正文:
第九章 机械和功
第一节 杠杆
1、杠杆定义:在力的作用下绕固定点转动的硬棒。
2、杠杆五要素:支点(O),动力(F1),阻力(F2),动力臂(L1),阻力臂(L2)
注意:杠杆转动过程中这五个要素同时存在,缺一不可。
3、力的作用线画法:直接沿着力的方向虚线延长即可
4、作图:
(1)找力臂的过程:
①找支点O
②找动力,阻力的方向
③画出动力和阻力的作用线
④从支点作力的作用线的垂线段
⑤用大括号将垂线段括起来,即为对应的力臂,标清楚L1或L2。
(2)寻找最大动力臂:
①若动力作用点确定,则支点到动力作用点的距离即为最大动力臂
②若动力作用点不确定,则应看杠杆上的最远点,这一点到支点的距离即为最大动力臂
(3)找最小动力:
①找离支点最远的点,作为最小动力的作用点
②找最大动力臂:动力作用点与支点的连线(虚线)
③过动力作用点,作所画最大力臂的垂线,垂足为动力作用点(实线)
④该垂线即为动力作用线的位置,画出动力的方向,标出对应力的符号
5、杠杆的平衡状态:①静止状态(水平静止和倾斜静止),②匀速转动状态
6、杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,公式:F1×L1=F2×L2
7、探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)杠杆应该调到水平位置,调节方法是:通过平衡螺母调节(在挂钩码前调节,实验过程中不能动平衡螺母)
(2)杠杆处于水平位置的目的:便于测量力臂大小
(3)记录实验数据至少3组
(4)杠杆的中心固定在铁架台上:消除杠杆自身重力的影响
(5)如果把钩码换成弹簧测力计,测力计应该竖直向下拉动,如果倾斜拉动,示数偏大,原因是:力臂变短了
8、杠杆的分类:
①省力杠杆:L1>L2,F1<F2,省力费距离,比如独轮车、钢丝钳、铡刀、铁锹、动滑轮、核桃夹、瓶起子、羊角锤等;
②费力杠杆:L1<L2,F1>F2,费力省距离,比如胳膊、筷子、镊子、鱼竿、船桨、面包夹、扫帚等;
③等臂杠杆:L1=L2,F1=F2,既不省力也不费力,比如天平,定滑轮,跷跷板等。
9、注意:
(1)既省力又省距离的杠杆是没有的
(2)判断杠杆省力还是费力,要通过比较动力臂和阻力臂的大小关系,或比较动力和阻力的大小关系:动力小或者动
力臂大的为省力杠杆,反之为费力杠杆
第二节 滑轮
1、滑轮定义:周边有凹槽,可以绕转动轴转动的轮子。
2、滑轮的分类:动滑轮和定滑轮。
3、定滑轮定义:转动轴固定不动的滑轮。
定滑轮特点:①既不省力也不费距离,②能改变力的方向
定滑轮量的关系:不考虑绳子重力和摩擦力,绳子的拉力等于物体的重力,即F拉=G物;绳子自由端移动的距离等
于物体移动的距离,即S绳=h。
4、动滑轮定义:转动轴和物体一起运动的滑轮。
动滑轮特点:
(1)拉绳子端,不计轮重和摩擦力时有:①省一半力,费一倍距离,②不改变力的方向。
量的关系:不考虑绳子重力和摩擦力,拉力等于总重的一半,即F拉=1/2•(G物+G轮),绳子自由端移动的距离等
于物体移动距离的两倍,即S绳=2h。
(2)拉转动轴,不计轮重和摩擦力时有:①费一倍力,省一半距离,②不改变力的方向。
量的关系:拉力等于物重的两倍,即F拉=2(G物+G轮),绳子自由端移动的距离等于物体移动距离的一半,即
S绳=1/2h。
5、滑轮的本质:定滑轮是等臂杠杆,动滑轮是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。
6、滑轮组定义:将定滑轮和动滑轮组合在一起的装置称为滑轮组。
滑轮组特点:①省力,②可以改变力的方向(注意:可以不是一定)。
7、(1)滑轮组绕线:
①若使用的动滑轮的个数为N,且要求最省力,则绳子的固定端应接在动滑轮上,此时绳子段数n=2N+1
②若要求既省力又改变方向,则绳子的固定端应接在定滑轮上,此时绳子段数n=2N
(2)滑轮组的绕线方式:
①奇动偶定:若n为奇数,则从动滑轮开始绕,若n为偶数,则从定滑轮开始绕;
②定动交替缠绕:绕绳子时,定滑轮和动滑轮交替缠绕;
③就近原则:从较近的滑轮开始缠绕。
8、n为承担物重的绳子段数,n的判断方法:只看动滑轮,即直接与动滑轮相连的绳子的段数,
若题中给了G总和F,而不知绳子段数n,则(或n=f/F),若n不是整数是小数,则只入不舍变成整数,在按照奇动偶定原则绕线,另有算n的方法:n=S/h。
9、滑轮组的相关规律总结:
(1)省力情况:①不考虑动滑轮重力、绳子重力和摩擦力时有:F