内容正文:
第十二章简单机械
第1节杠杆
1.杠杆:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆。
2.杠杆的五要素
支点:杠杆可以绕其转动的点(0点)。
动力:使杠杆转动的力(F)。
阻力:阻碍杠杆转动的力(F2)。
动力臂:从支点0到动力F,作用线的垂直距离(11)。
阻力臂:从支点0到阻力F,作用线的垂直距离(2)。
3.杠杆力臂的画法
(1)找到支点。
(2)沿着力的方向画出力的作用线。
(3)从支点向力的作用线作垂线。
(4)标出力臂。
特别提醒:找杠杆最小动力的方法:
(1)找到支点。
(2)找到最大动力臂,一般指动力作用点与支点的连线。
(3)根据最小动力与动力臂垂直,确定动力方向,作出最小动力。
4.杠杆的平衡条件
实验装置:如图所示。
1510
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特别提醒:①使杠杆保持水平平衡的目的是便于在杠杆上直接测量力臂,且可以忽略杠杆自身
的重力对实验的影响。
②杠杆的平衡状态是指保持静止状态或匀速转动状态。
实验结论:杠杆的平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F,山1=F2)。
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5.杠杆的分类
杠杆类型
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
402
F
示意图
△
0
F
F
F
力臂关系
11=l2
l1>2
l<2
力的关系
F1=F2
F,<F2
F1>F2
特点
不省力也不省距离
省力、费距离
费力、省距离
应用实例
天平、定滑轮
撬棒、开瓶器、铡刀
船桨、镊子、筷子
第2节跨学科实践:制作简易杆秤
1.杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘、提纽等组成。称量时将被称物体放在秤盘中,移
动系秤砣的挂绳使秤杆平衡,根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。
2.原理:杠杆的平衡条件(F,l1=F2)。
第3节滑轮
1.定滑轮和动滑轮
定滑轮
动滑轮
定义
轴固定不动的滑轮
轴可以随被吊物体一起运动的滑轮
示意图
G
实质
1=l2(等臂杠杆)
1>2(省力杠杆)
特点
不省力但可以改变力的方向
省力但不能改变力的方向而且费距离
力的关系
匀速拉动时,不计摩擦和绳重,F=G
G+G动
匀速拉动时,不计摩擦和绳重,F=
2
2.滑轮组:把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。滑轮组既可以省力也可以改变力的方向。
(1)不计绳重和摩擦,用滑轮组匀速提升重物时,若承担动滑轮和重物的绳子的段数为,则提
起物体的拉力为F拉
G物+G动
n o
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(2)匀速拉动时,绳子自由端移动的距离s和物体移动距离h之间的关系为s三h。
(3)匀速拉动时,绳子自由端移动的速度v和物体移动速度U物之间的关系为三w物。
特别提醒:滑轮组横放时,拉动物体克服的是物体与地面间的摩擦力而不是物重。
3.轮轴:轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮,小轮叫轴。如门把手、方
向盘。
4斜面:斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面,可以省力,但费距离。高度一定时,斜面
越长越省力。
第4节机械效率
1.有用功:必须要做的功为有用功,用W有用表示。
2额外功:克服机器本身的重力及摩擦等因素而多做的一些功为额外功,用W额外表示。
3.总功:有用功和额外功的总和叫作总功,W总三W有用十W额处。
4.机械效率:物理学中,将有用功跟总功的比值叫作机械效率,即η
W有用
R
5.提高机械效率的方法:一方面可以减小额外功,另一方面可以增加有用功。如用滑轮组提升
重物时,可以减小动滑轮的质量,涂润滑油减小摩擦也可以增大货物的质量。
特别提醒:(1)使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总
是小王1。机械效率通常用百分数表示。
(2)机械效率越高,机械的性能越好。
(3)机械效率的高低与是否省力、做功的多少、物体提升高度和速度无关。
(4)由于使用机械时,不得不做一些额外功,所以说使用任何机械都不省功。
6.常见机械效率的计算(见下表)
机械
装置图
机械效率
杠杆
W有用×100%
12
Ghx100%
h(
W想×100%-C
=×1汤
nnX100%,
滑轮组(提升物体)
h为物体上升高度,为绳子自由端移动的距离G:
Fnh
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续表
用×100%=5x10%=
=
W经
Fns
×100%,
滑轮组(拉动物体)
nF
s为物体移动的距离
Ch
m=
W有用×1009%=
×100%,
斜面
W总
Es
G为物体的重力
7.测量滑轮组的机械效率
W有用_Ch
实验依据:n=W总Fs
×100%
实验装置图:如图所示。
实验过程:
(1)用弹簧测力计测出钩码的总重力G。
(2)竖直向上缓慢地匀速拉动弹簧测力计,测出钩码上升的高度h和弹簧测力计上升的高度s,
读出弹簧测力计的示数F。
(3)计算滑轮组的机械效率。
(4)改变钩码的数量,重复上述实验操作。
数据处理:
钩码的重
钩码上升
弹簧测力计移
有用功
总功
机械效率
次数
拉力F/N
力G/N
的高度h/cm
动的距离s/cm
W有用/小
W总/小
1
2
实验结论:使用同一滑轮组提升重物时,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
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