杠杆滑轮压强与浮力知识点梳理

-1-一、杠杆1、定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2、杠杆的七要素（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定的。（2）动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示。（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示。（4）动力作用点：动力在杠杆上的作用点。（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示。（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2”表示。注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。3、杠杆示意图的画法：（1）根据题意先确定支点O；（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。如图所示，以翘棒为例。第一步：先确定支点，即杠杆绕着哪一点转动，用字母“O”表示。如图甲所示。第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”，“l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。二、杠杆的平衡条件1、杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。2、杠杆的平衡条件实验F2F1F1F1l1l2F2F1F1F1l1l2OOl1l2-2-（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂l1和l2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂食物大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。3、杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。三、杠杆的应用1、省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。2、费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。3、等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。既省力又省距离的杠杆时不存在的。一、滑轮1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如右图所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2、定滑轮（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如下左图所示。（2）实质：是个等臂杠杆。（如下中图所示）轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件：，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。（3）特点：不省力，但可改变力的方向。S=h不动可动F2F1BAGOl1l2F1BBGGAAsh-3-所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如上右图所示）对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）3、动滑轮（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如下左图所示）（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示）图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出2121FF，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则GF211。（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。（如上右图所示）对于动滑轮来说：（1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；（2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动；动力F1的方向与并排绳子平行；不计动滑轮重、绳重和摩擦。二、滑轮组1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。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几分之一，即物GnF1（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：滑物GGnF13、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）4、绳子端的速度与物体上升的速度关系：物绳nVVF1向上向上OF2GF1l1l2hs=2h-4-n=2n=3n=3n=4n=4n=5总GF21总GF31总GF31总GF41总GF41总GF51s=2hs=3hs=3hs=4hs=4hs=5hABCDEF4、滑轮组的组装：（1）.根据GnF1的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。三、轮轴1、定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。2、实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如右图所示。3、特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上，则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，∵R＞r，∴F1＜F2，即使用轮轴可以省力，也可以改变力的方向，但却费了距离。四、斜面（1）如图所示斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。（2）如上图所示：当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。GFLhFFFFFFF1F2l1l2O-5-1．压力：⑴定义：垂直作用在物体表面上的力叫压力。⑵压力并不都是由重力引起的，压力不等地重力；通常把物体放在水平面上时且物体竖直方向不受其他力时，压力等于物体的重力：F=G。⑶重为G的物体在承面上静止不动。指出下列各种情况下所受压力的大小。GGF+GG–FF-GF2．研究影响压力作用效果因素的实验：⑴A、B说明：受力面积相同时，压力越大压力作用效果越明显。⑵B、C说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。⑶概括这两次实验结论是：压力的作用效果与压力和受力面积有关。本实验研究问题时，采用了控制变量法和对比法。3．固体压强：⑴定义：物体单位面积上受到的压力叫压强。⑵物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量⑶公式p=F/S；其中各量的单位分别是：压强p：帕斯卡（Pa）；压力F：牛顿（N）；受力面积S：米２（m2）。☆使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。⑷压强单位Pa的认识：一张报纸平放时对桌子的压强约０.５Pa；一本书对桌面的压强约50pa；成人站立时对地面的压强约为：１.５×104Pa；它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：１.５×104N。⑸应用：①当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强如：铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。②也可通过减小受力面积的方法来增大压强如：缝一针做得很细、菜刀刀口很薄FFFFF-6-4.液体的压强⑴液体内部产生压强的原因：液体受重力且具有流动性。⑵测量工具：压强计；用途：测量液体内部的压强。⑶液体压强的规律：①液体对容器底和测壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强；②在同一深度，液体向各个方向的压强都相等；③液体的压强随深度的增加而增大；④不同液体的压强与液体的密度有关。5.大气压⑴概念：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，用P0表示。说明：“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压——指部分气体压强。高压锅外称大气压。⑵产生原因：因为空气受重力并且具有流动性。⑶大气压的存在——实验证明：马德堡半球实验、覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、吸盘。⑷大气压的实验测定：托里拆利实验。⑴标准大气压：支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。⑵一个标准大气压即：1.×105Pa（76厘米水银柱）6.大气压的特点：⑴特点：空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。大气压随高度增加而减小，且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说：晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。⑵大气压变化规律研究：在海拔2000米以内，每上升10m，大气压大约降低100Pa；⑶测量工具：测定大气压的仪器叫气压计。有水银气压计和无液气压计⑷应用：活塞式抽水机和离心水泵。⑸沸点与压强：内容：一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。应用：高压锅。⑹大气压应用：（☆列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例？）①用塑料吸管从瓶中吸饮料；②给钢笔吸水；③使用带吸盘的挂衣勾；④离心式抽水机。7.浮力⑴定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的托力叫浮力。⑵浮力方向：竖直向上，施力物体：液（气）体8.阿基米德原理：(1)内容：浸入液体里的物体受到的浮力，浮力的大小等于它排开液体受到的重力。-7-(2)公式：F浮=G排=ρ液V排g从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。(3)适用条件：液体（或气体）9.物体的浮沉条件：①前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。②请根据示意图完成下空。下沉悬浮上浮漂浮F浮GF浮=GF浮GF浮=Gρ液ρ物ρ液=ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物③说明：A．密度均匀的物体切去一块后浮沉情况不变【某实心物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。】B．一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为23液分析：F=G浮则：Vg=Vg液排物物2V==V3排物液液物C．悬浮与漂浮的比较相同：F浮=G不同：悬浮ρ液=ρ物；V排=V物漂浮ρ液ρ物；V排V物D．判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F浮与G或比较ρ液与ρ物。E．物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F则物体密度为：ρ物=Gρ液/(G-F)F．冰化为水后水面高度不变G．改变物体的浮沉：a.自身重力发生改变b.受到的浮力发