1. 杠杆
1、定义:在力的作用下绕固定点转动的硬杆称为杠杆。
①杠杆可以是直的,也可以是弯的,形状任意。
②在某些情况下,可以实际转动杠杆来帮助确定支点。 如:鱼竿、铲子。
2. 五要素
① 支点:杠杆转动的点。 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:力和阻力都是作用在杠杆上的力,所以作用点在杠杆上。
力和阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆旋转方向相反) ④动力臂:支点到力作用线的距离。 用字母l1表示。 ⑤阻力臂:支点到阻力作用线的距离。 用字母l2表示。
3、画杠杆臂的方法:一是找支点,二是画线,三是距离,四是标注。
⑴找到支点O; ⑵延长力的作用线(虚线); ⑶画出力臂(实线双箭头,并通过支点画一条垂直于力作用线的垂线); ⑷ 标记力臂,研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指:杠杆水平静止或匀速旋转。
实验前:应调整杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置保持平衡。这样做的目的
最好的是:可以通过杠杆轻松测量力臂。
结论:杠杆(或杠杆原理)的均衡条件是:
功率×功率臂=阻力×阻力臂。 公式F1l1=F2l2也可写为:F1/F2=l2/l1
解题指导:分析解决杠杆平衡条件相关问题斜面省力省功吗,必须画出杠杆示意图; 明确力和方向以及力臂的大小; 然后具体情况分析,确定如何利用平衡条件解决相关问题。 (例如:杠杆转动时所施加的力如何变化,向哪个方向施加的力最小等)
解决平衡杠杆时的最小力量问题:在这类问题中,阻力×阻力臂是某个值。 为了最小化功率,必须最大化功率臂。 要使力臂最大化斜面省力省功吗,①在杠杆上找一点,使这个支点距离最远; ②力的方向应为通过该点并垂直于连线的方向。
2.滑轮
1、定滑轮:
①定义:中间有固定轴的滑轮。
②本质:定滑轮的本质是:等臂杠杆
③特点:使用定滑轮不能省力,但可以改变动力方向。
④对于理想的定滑轮(不包括轴间摩擦)F=G
绳索自由端移动的距离SF(或速度vF)=重物的移动量
距离SG(或速度vG)
2、动滑轮:
①定义:承载重物移动的滑轮。 (可以上下左右移动)
②本质:动滑轮的本质是:动力臂是一个省力的杠杆,是阻力臂的两倍。
③特点:使用动滑轮可以节省一半的力,但不能改变力的方向。
a) 理想的动滑轮(不包括轴间摩擦力和动滑轮重力)为:
b) F=G/2 仅忽略轮轴间的摩擦力,拉力F=(G物体+G运动)/2;
c) 绳索自由端移动的距离是重物移动距离的两倍S(或vF)= 2h(或vG)
3.滑轮组
①定义:定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
②特点:使用滑轮不仅可以节省劳动力,而且可以改变动力的方向。
③理想滑轮单元(不计算轴间摩擦力和动滑轮重力)的拉力为F=G/n。 仅忽略轮轴之间的摩擦力,拉力 F =(G 物体 + G 运动)/n 绳索自由端移动的距离是重物移动距离的 n 倍,SF(或 vF)= nhG(或vG)
④ 滑轮组的组装方法:首先根据公式n=(G物体+G运动)/F求出绳索的股数。 然后按照“奇动偶定”的原则。 根据课题的具体要求组装滑轮。
3、锣:
1、力学中所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是作用在物体上的力。 另一个是物体沿力的方向移动的距离。
2、不做功有三种情况:力无距离、力无距离、力与距离垂直。
3. 力学规定,功等于力与物体沿力方向移动的距离的乘积。
公式:W=FS
4、功单位:焦耳,1J=1N·m。 例如:将鸡蛋举起1m高,所做的功约为0.5J。
5、作用功公式注意事项:①区分是哪个力对物体做功,计算时F就是这个力; ②公式中的S必须是力方向上经过的距离,强调对应。 ③功的单位是“焦耳”(N·m=焦)。 不要与力和力臂乘积的单位(N·M,不能写成“焦”)混淆。
4、电源:
1.定义:单位时间内完成的工作
2、物理意义:表示做功速度的物理量。
3、公式:P=W/t
4、单位:主单位W,常用单位kW
5、功的原理:
1、内容:使用机械时,人所做的工作不会少于手工直接完成的工作; 那是:
使用任何机械都是毫不费力的。
2. 说明:(请注意理想工作原理如何表达?)
①工作原理是一个普遍结论,适用于任何机器。
②工作原理告诉我们:用机械省力,就必须拉远距离; 为了节省距离,必须付出努力。 没有一种机器既省力又省距离。
③虽然使用机械不能省力,但人类还是用它,因为使用机械可以省力、节省距离、改变力的方向,给人类的工作带来很多方便。
④我们遇到的大多数问题都是理想机器(忽略摩擦力和机器本身的重力)。 理想机器:使用机器时,人所做的功(FS)=用手直接对重物所做的功(Gh)
6、机械效率:
1、有用的工作: 定义:对人有用的工作。
公式:W 有用 = Gh(举起重物) = W 总计 - W 数量 = ηW 总计
坡度:W 有用=Gh
2.额外工作:定义:我们不需要但必须做的工作
公式:W量=W总量-W有用=G动h(动滑轮和滑轮组忽略轴摩擦)斜面:W量=fL
3.总功:定义:有用功加上额外功或功率所做的功
公式:W 总计 = W 有用 + W 量 = FS = W 有用 / eta 斜率:W 总计 = fL + Gh = FL
4、机械效率:
①定义:有用功与总功的比值。
②有用功总是小于总功,因此机械效率总是小于1。
③提高机械效率的方法:减轻机械重量,减少零件间的摩擦。
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