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1第十一章：简单机械第一节：杠杆1、定义：在的作用下绕着转动的叫杠杆。【说明】：①杠杆可可，形状。②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2、五要素——组成杠杆示意图。①支点：杠杆绕着转动的点。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。④动力臂：从到的距离。用字母L1表示。⑤阻力臂：从到的距离。用字母了L2表示。【说明】1、动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。2、动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。3、动力臂、阻力臂不一定在杠杆上。4、力臂是指“点到线”的距离，即支点到力的作用线的距离，而不是“点到点”的距离。画力臂方法：一定点（支点）、二画线（力的作用线）、三连距离、四标签⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点作力的作用线的垂线，）；⑷标力臂（用大括号，一端括支点，一端括垂足，标上相应的符号L1或L2）。例如：图13图3图4图20图21图1923、探究杠杆的平衡条件：①杠杆平衡是指：或②选择杠杆中间为支点的目的（或不挂钩码时使杠杆在水平位置平衡的目的）：。③实验前：应调节杠杆两端的，若杠杆右端下沉，杠杆两侧的平衡螺母向调（即左高．．．左调）．．．，使杠杆在位置平衡。这样做的目的是：。④多次实验的目的：⑤当弹簧测力计的方向由竖直倾斜时，杠杆仍然平衡，示数变，原因：。⑥当把左侧的钩码拿掉。杠杆将处于竖直位置，在右侧施加一个力，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉到水平位置平衡，其原因：水平位置时动力臂为零，杠杆无法平衡⑦实验结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：；写成公式也可写成：。其含义是：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的。4、求最大动力臂的方法：①若动力作用点确定了，则支点到动力作用线的距离就是最大动力臂。②若动力作用点没有确定，应看杠杆上哪一点离支点最远，则这一点到支点的距离即为最大动力臂。5、杠杆平衡时动力最小：①动力要最小时，动力臂要最大；②动力臂要最大，则过已知力的作用点，作最大动力臂的垂线；③根据实际，确定动力的方向。6、杠杆平衡时动力最大：动力要最大时，动力臂要最小，动力臂要最小，力的作用线的延长线过支点。例如：1、如图14若将圆形的油桶滚上台阶，请画出最小的力。2、用撬棒撬起一石块,图7，沿不同方向用力作用于撬棒,哪个力最小()图14图7图8图93A．F1B.F2C.F3D.都一样3、、如图8所示要使杠杆平衡，作用在A点上的力分别为F1、F2、F3，其中最小的力是（）A.沿竖直方向的力F1最小B.沿垂直杠杆方向的力F2最小C.沿水平方向的力F3最小D.无论什么方向用力一样大7、杠杆的分类名称结构特征特点应用举例省力杠杆动力臂阻力臂L1L2省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、独轮车、羊角锤、钢丝钳、、、自行车闸、核桃夹、起子、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂阻力臂L1L2费力、省距离缝纫机踏板、起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼杆、筷子、船桨、面包夹、镊子、扫帚等臂杠杆动力臂=阻力臂L1=L2不省力不费力天平，定滑轮、跷跷板【说明】：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择，当为了使用方便，省距离时，应选。第二节：滑轮一、定滑轮：①定义：轴不随物体一起移动的滑轮。②实质：定滑轮的实质是：杠杆③特点：A。利用定滑轮提起重为G的物体时，拉力FG,，只有不考虑绳重和摩擦时(理想的定滑轮)，拉力FGB不省距离：绳子自由端移动距离S绳=重物移动的距离h物,，绳子自由端移动速度v绳=重物移动的速度v物。即，二、动滑轮：①定义：轴会随物体一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点：使用动滑轮能，但不能。④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=，只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=，绳子自由端移动距离S绳=2倍重物移动的距离h物,，绳子自由端移动速度v绳4=2倍重物移动的速度v物。即，【注意】判断滑轮时动滑轮还是定滑轮关键是看轴是否随着物体一起运动，轴随物体起运动的是滑轮，轴随物体起运动的是滑轮，5、几种常见的使用滑轮情况1、2、FG、Sh、V绳V物FF拉f、S绳S物、V绳V物3、4、F=G（不计摩擦和动滑轮重力）、FF拉f、S绳S物、V绳V物F=（只忽略轮轴间的摩擦）Sh、V绳V物5、6、F=G（不计摩擦和动滑轮重力）、FF拉f、F=（只忽略轮轴间的摩擦）S轮S物、V轮V物S轮S物、V轮V物7、【注意】A使用定滑轮提起同一重物，沿不同方向的拉力；即：B使用动滑轮提起同一重物，沿不同方向的拉力；当拉力作用线与阻力作用5线平行时最省力，当偏离竖直方向角度越大，拉力；即：C人对绳子的拉力最大只能达到自身的重力的大小与人的举力无关。例如：小李m1=50Kg,能举起80Kg的杠铃，小李m2=70Kg,能举起60Kg的杠铃，如图，两人比赛，谁把对方拉起，比赛结果是：拉起来。三、滑轮组、1、定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。2、特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向3、理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=，绳子自由端移动距离S绳=倍重物移动的距离h物,，绳子自由端移动速度v绳=倍重物移动的速度v物。即，4、判断绳子根数（n）的方法：方法（一）：从定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，数直接与动滑轮相连的根数即为n的值，其中，绳子自由端方向向上的要数上。方法（二）：已知G和F，求绳子的根数，则n=,若n不是整数，则小数点“只入不舍”例如：已知G=960N，F=400N，求绳子的根数n===方法（三）：已知s和h，求绳子的根数，则n=例如：已知s=6m，h=2m，求绳子的根数n===5、绳子的绕法题型（一）已知绳子的根数，画绳子的绕法---------奇动偶定--------若绳子的根数为奇数，绳的固定端接在动滑轮上，然后绕到定滑轮上，由内向外绕；若绳子的根数为偶数，绳的固定端接在定滑轮上，然后绕到动滑轮上，由内向外绕；题型（二）使用滑轮组时要最省力，则绳子的根数应为奇数，再根据“奇动偶定”，绳的固定端接在动滑轮上，然后绕到定滑轮上，由内向外绕。6题型（三)使用滑轮组时既要省力又能改变力的方向，则绳子的根数应为偶数，再根据“奇动偶定”，绳的固定端接在定滑轮上，然后绕到动滑轮上，由内向外绕。5、装滑轮组方法：第一、求段数：根据公式或求出绳子的股数。第二、定个数：确定动滑轮的个数．．．．．．．．N．动．，当绳子的根数n为奇数时，N动=，当绳子的根数n为偶数时，N动=，确定定滑轮的个数．．．．．．．．N．定．，一般按“一动配一定”来确定定滑轮的个数，N定=，若绳子的根数为偶数，则由“偶数减一定”得到N定=，若方向要发生改变（人在地面上拉物体），则由“变向加一定”得到N定=。第三、找起点（固定端）：则由“奇动偶定”找到第四、画绳子：若绳子的根数为奇数，绳的固定端接在动滑轮上，然后绕到定滑轮上，由内向外绕；若绳子的根数为偶数，绳的固定端接在定滑轮上，然后绕到动滑轮上，由内向外绕；例如：把重为5100N的物体用1200N的力提起，请你设计这个滑轮组，要求滑轮个数最少，请画出这个滑轮组?例如：一个人站在地面上把重为5100N的物体用1200N的力提起，请你设计这个滑轮组，要求滑轮个数最少，请画出这个滑轮组?例如：用如图所示的滑轮组，拉自己匀速上升，已知：吊筐重200N，人重600N，每个滑轮重40N，人拉绳的力至少多少N才能将自己吊起，此时人对筐底的压力是多少。（不计摩擦）若吊筐上升0.5m，则绳索被拉下多少米?7四、斜面1、斜面也是一种力的。2、理想斜面（斜面光滑）遵从功的原理----------使用任何机械。3、理想斜面公式：FL=Gh的推导：---------由功的原理推导其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。4、理想斜面的特点：（1）但，（2）当高度（坡度）一定时，斜面越长越。（3）、斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的．（4）、如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。5、应用：斜坡、推货上车所达的木板、盘山公路、走S路、螺丝钉、滑梯、劈柴五、轮轴1、定义：由和组成，且能绕着固定点转动的一种。2、实质：轮轴是一种的杠杆。3、特点：（1）同心，大小。（2）若动力作用在轮上，轮轴是一个杠杆，但；由杠杆平衡条件得，，即轮的半径是轴的半径的几倍，则作用在轮上的力（F1）就是作用在轴上的力（F2）的；（3）若动力作用在轴上，轮轴是一个杠杆，但；4、轮轴的应用：方向盘、辘轳、门锁、水龙头第三节：机械效率一、有用功（W有用）：1、定义：对人们有用的功（或机械对物体（研究对象）所做的功）。82、当讨论提升重物有用功时，只考虑物重和提升的高度，不管路径或方式是否相同，即公式：W有用＝Gh（提升重物）二、额外功（W额）：1、定义：利用机械做功时，并非人们需要但又不得不做的功2、例如：客服机械重力所做的功、机械之间摩擦力所做的功【注】1、有用功和额外功的判断要根据工作目的来确定，工作目的不同，有用功和额外功可能不同例如：1、从井中打水：（W有用：人对所做的功，W额：人对所做的功；工作目的：）2、从井中捞桶：（W有用：人对所做的功，W额：人对所做的功；工作目的：）三、总功（W总）：1、定义：有用功与额外功之和（或动力所做的功或人们对机械所做的功）2、总功等于作用在机械上的动力和动力作用点移动的距离的乘积。3、公式：4、对于理想机械（W额=0），；对于非理想机械（W额0），四、机械效率（）：1、定义：跟的比值。2、公式：3、【注】（1）机械效率是一个，单位。（2）因为，所以机械效率总1，通常用表示。（3）率是机械性能好坏的一个标志，越高，机械性能越。（4）机械效率与、的多少无关。五、W有用、W额、W总、的计算1、W有用的计算（1）由定义得，竖直提升物体：；水平匀速拉动物体（2）由总功定义得：（3）由机械效率得：2、W额的计算（1）由定义得：（G动为动滑轮的重力）（2）由总功定义得：（3）由机械效率得：3、W总的计算（1）由定义得：（2）由总功定义得：（3）由机械效率得：4、η的计算（1）由定义得：9六、探究斜面的机械效率1、猜想与假设：斜面的机械效率是与、、有关2、设计实验：（1）实验器材：（一）、探究斜面机械效率与斜面的关系（1）实验表格及数据（2）实验步骤：①测量小车的重量②把小车用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、小车沿斜面移动的距离S、小车上升的高度h。③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。（4）计算：W有用=;W额=(光滑)；W额=(不光滑)W总=;(光滑)；W总=;(不光滑)η=;(光滑)；η=;(不光滑)结论：斜面机械效率与斜面有关，越大，机械效率。（二）、探究斜面机械效率与斜面的关系结论：斜面机械效率与斜面有关，越大，机械效率。（三）、探究斜面机械效率与的关系结论：斜面机械效率与关。【注意】①要拉动物体；②拉力要与斜面；七、测量滑轮组的机械效率1、实验原理：2、应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S3、实验器材：滑轮组、铁架台、钩码若干，还需要、4、、实验步骤：实验次数斜面坡度斜面材料斜高h/m物重G/N斜面长S/m拉力F/N机械效率1较缓300木板0.651475%2较陡450木板0.851580%3最陡600木板151683.3%10（1）、用弹簧测力计测出钩码的重力为G,；（2）、缓慢匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出钩码上升的高度为h和弹簧测力计移动的距离为s；（3）、根据W有=、W总=、再根据η=算出机械效率（4）、改变钩码的数量，在做两次上面的实验（5）、改变动滑轮的重力，在做两次上面的实验5、得出结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A、物体的重力大小：用同一滑能组所提升不同重物，重物越重，做的有用功就，而额外