内容正文:
第十一单元 简单机械和功
1、 杠杆
1. 杠杆的平衡条件: ×动力臂=阻力× ,或F1l1=F2l2。
2. 三种杠杆及应用举例:
1
省力杠杆:当>时,F1<F2。例:扳手,撬棍,指甲刀。
2
费力杠杆:当<时,F1>F2。例:钓鱼杆,船桨。
3
等臂杠杆:当=时,F1=F2。例:天平
2、 滑轮组
1. 滑轮组:滑轮组是 和 的组合;
特点:既能改变 ,也能 ,但 。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的 ,即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。注意:如果不忽略动滑轮的重量则:。
2. 注:有几股绳子与动滑轮相连,承担物重的绳子股数n就是几。如左图n=2,右图n=3;
3. 忽略绳重、摩擦及动滑轮重:F=G/n; 如只考虑滑轮重:F=(G物+G轮)/n;
4. 绳自由端移动速度和距离:s=nh,v绳=n∙v物
3、 功
1. 功和力对物体做功的两个必要因素:把 与 的乘积称为机械功。
2. 公式: ; 1 J = 1 N•m
3. 力对物体不做功的三种情况:
1 。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功;
2 。如两名同学没有搬起石头,所以对石头没有做功;
。如搬着水桶水平移动一段距离,此情况叫“ ”。
4、 功率
1. 定义:功率是表示 的物理量,物理学中,功与做功所用时间之比叫功率,它在数值上等于单位时间内所做的功;
2. 单位:单位 ,简称瓦,用字母W表示。
3. 公式:P= ,1W = 1J/s,推导式:P= 。
5、 机械效率
1. 有用功:为了 的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。
公式:W有用= (提升重物)= = ;斜面:W有用= 。
2. 额外功:对人们完成某件事情来说 ,但 的功,如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
公式:W额= = (忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组);斜面: W额= 。
3. 总功:使用机械时, 做的功,例如:用桶从井中打水。由于工作目的是水,所以对水做的功是有用功,对桶做的功是额外功,人在 过程中做的功是总功。
公式:W总= = = 。
4. 机械效率:物理学中,将 与 的比值称为机械效率。
公式:η= ×100%η是一个没有单位的量,常用百分数表示。
杠杆动态平衡及计算
1. 杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,或写为:F1L1= F2L2
2. 注意:这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。
1. (2022·江苏无锡·一模)如图甲所示,AB为轻质杠杆,AC为轻质硬棒且与力传感器相连,图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像,则物体M的质量大小为___________g;已知OA的长度为30cm,OB足够长,AC能承受的最大弹力大小为15N,若要杆不断,物体从A点开始运动时间最长为___________s(g=10N/kg)。
2. 如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持静止,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中F变化情况是( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
杠杆与密度结合
注意杠杆平衡式的应用,以及方程组思想的应用
3. (2022·江苏无锡·一模)小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。
(1)杠杆安装后静止在图甲所示位置,为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向右调节,这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于______;
(2)在位置A挂上两个钩码,位置B用弹簧测力计拉,如图乙所示,沿两个方向拉弹簧测力计,使杠杆保持水平平衡,则两次施加的拉力F1______F2(选填“>”、“=”或“<”),你的依据是______;
(3)为了继续探究杠杆的平衡条件,小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点,竖直向上拉杠杆,使之在水平位置再次平衡,如图丙所示,读取弹簧测示数,请指出小明实验过程中的不足:______;
(4)回到家后,小明想用探究所得的“杠杆的