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第十一章机械与功第1节杠杆知识点杠杆春秋战国时期,桔槔已成为农田的灌溉工具.知识点杠杆“坚实物体”可以是直的或者弯的,形状任意.泛指有一定长度,在外力作用下不变形的物体.知识点杠杆1.动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点都在杠杆上,且方向不一定相反,但作用效果恰好相反.2.力的作用线:通过力的作用点沿力的方向所引的直线,如果通过支点,那么力臂为零.3.力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离.4.力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上.知识点杠杆活塞式抽水机的手柄部分为杠杆,并非直的.知识点杠杆的平衡条件调节杠杆平衡时,若杠杆左偏,将两个平衡螺母都向右调;若杠杆右偏,将两个平衡螺母都向左调.即为“左偏右调,右偏左调”.知识点杠杆的平衡条件图中杠杆在非水平位置平衡,此时杠杆仍是平衡状态,但力臂不能直接读出.因此本实验要求杠杆在水平位置平衡.知识点杠杆的平衡条件本实验中为何一定要调节杠杆在水平位置平衡?点拨：杠杆倾斜静止时,也是处于平衡状态.但是当杠杆处于水平平衡时,一是让杠杆的重心刚好在支点,可以消除杠杆自重对实验的影响;二是能在杠杆上直接读出力臂,方便测量力臂的大小.知识点杠杆的平衡条件从“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知,力和力臂的大小成反比,力臂越大,力就越小.知识点生活中的杠杆判断杠杆的种类,主要比较动力臂和阻力臂的大小,对于复杂的杠杆,要找到支点、动力、阻力,画出力臂进行比较.还可以根据杠杆的用途进行分析,例如吃饭的筷子为了省距离就费力.省力杠杆一般用在阻力很大的情况下,例如剪铁丝的剪刀;费力杠杆一般用在阻力比较小的情况下,例如理发的剪刀.知识点生活中的杠杆杠杆的分类主要包括以下几种:(1)省力杠杆,动力臂大于阻力臂;(2)费力杠杆,动力臂小于阻力臂;(3)等臂杠杆,动力臂等于阻力臂.第十一章机械与功第2节滑轮知识点滑轮滑轮实际上也可以看作是能够连续旋转的杠杆,所以,仍可以用杠杆的平衡条件分析.知识点滑轮“改变力的方向”是指施加某一方向的力,能得到一个不同方向的力(图中由竖直向下的力F1可得到使重物上升的力F2).知识点滑轮(1)如果使用定滑轮时,动力F1不沿着竖直方向而改为其他方向,那么F=G物还是否成立?如图甲所示,改变F1的方向,由图中杠杆的示意图得出L1=L2=r,根据杠杆的平衡条件得到F1=F2=G物;变换F1的方向,如图乙所示,仍为一个等臂杠杆,F1=F2=G物;因此,无论朝哪个方向用力,定滑轮都是一个等臂杠杆,在绳重和摩擦忽略不计的情况下,动力F与阻力G的关系为F=G物.知识点滑轮(2)如果使用动滑轮时,动力F1不沿着竖直方向而改为其他方向,那么F=(G物+G动)还是否成立?当改变力的方向时,L2=r,而L12r,根据杠杆平衡条件,F1L1=F2L2,F1F2,当重物匀速上升,F2=G物+G动,则F1(G物+G动).121212知识点滑轮(1)弹簧测力计要匀速拉动,目的是使用滑轮时比较拉力大小和绳端移动的距离.(2)选用质量较小的动滑轮.(3)保证滑轮轴间摩擦较小.知识点滑轮组滑轮组中绳子段数n为绕过动滑轮承担物重的绳子段数.最后那段从上面定滑轮绕下来的绳子只起到改变力的方向的效果,不承担物重;最后那段若是从动滑轮绕过,则是承担物重的一段绳子.知识点滑轮组确定绳子段数n的算法:(1)n=,s为绳子自由端通过的距离,h为物体移动的距离.(2)n=,f为物体与地面间摩擦力,F为绳子自由端拉力.(物体在水平地面上匀速拉动)(3)n=,F为绳子自由端拉力,G总为物体重力和动滑轮重力之和.(用滑轮组提升物体)shfFG总F知识点滑轮组奇动偶定:承担物重的绳子股数为奇数时,绳子系在动滑轮上,依次绕线(如图甲所示);承担物重的绳子股数为偶数时,绳子系在定滑轮上,依次绕线(如图乙所示).知识点滑轮组起重机是用滑轮装置把“蛟龙号”吊到母船上的.第十一章机械与功第3节功功率知识点功做功的两个必要因素具有同体性、同时性、同向性.知识点功判断力是否做功的方法:首先对物体进行受力分析和运动分析,然后判断在力的方向上是否移动了一段距离;也可以从“成效”上来判断,某个力作用在物体上是否对物体产生了某种“成效”.知识点功的计算克服重力或者摩擦力做功:物体在力的作用下沿与重力、摩擦力的相反方向运动,这个力就叫做“克服重力、摩擦力”做功.比如竖直向上拉一个物体,或者在水平面上拖动一个物体,拉力做功都叫做“克服××力做功”.知识点功的计算正功和负功:当力的方向和物体运动的方向一致时,我们说力对物体做了正功;当力的方向和物体运动的方向相反时,力对物体做负功,也可称为克服这个力做功.如人将杠铃向上举起时,杠铃受重力的方向竖直向下,此时重力对杠铃做负功(或表述为“克服重力做了功”).知识点比较做功的快慢做功时间相同,通过比较做功的多少,可以比较做功的快慢.知识点功率功率是表示物体做功快慢的物理量,功率越大表示做功越快.做功多的不一定做功快,做功快的不一定做功多.知识点功率使用任何机械都不能省功.知识点功率在利用机械时不可避免地会因摩擦等额外的条件而做一些额外的功,所以做的功一点儿也不会省,而且使用机械所做的功,总会比人们不用机械而直接用手所做的功要多.知识点功率功的原理对于任何机械都适用,它是成立在一种“理想化的状态”前提下的.例如,杠杆、滑轮都不考虑机械自身的重力及工作时的摩擦力,而这些又都是客观存在的,所以在应用功的原理进行计算时,是一种“理想化”状态下的计算.第十一章机械与功第4节机械效率知识点有用功、额外功和总功1.在讨论提升重物的有用功时,只考虑物重和提升的高度,不管它的路径、方式是否相同.2.分析额外功时,应从“简单机械本身的受力情况”入手,凡是克服机械本身的摩擦力、重力而做的功都是额外功.知识点有用功、额外功和总功用滑轮提升木料上楼时,手对绳子做的功是总功(W总=F拉力s),而动滑轮对木料做的功为有用功(W有=Gh),二者不相等.使用机械不能省功,如果考虑机械摩擦和机械自重,使用任何机械时,人对机械做的功,永远大于机械对被提重物所做的功.知识点有用功、额外功和总功一般来说,动力对机械做的功为总功,机械对物体做的功为有用功.知识点有用功、额外功和总功使用机械工作时,人们要做额外功的主要原因:一是机械有重量;二是机械内相对运动的零件之间有摩擦.知识点机械效率机械效率的高低与是否省力、滑轮组的绕法、物体提升的高度无关.功功率机械效率物理意义力在空间上积累的效果做功的快慢有用功在总功中所占比例定义力与物体在力的方向上移动的距离的乘积功和做功所用的时间之比有用功跟总功的比值定义式W=FsP=η=单位焦耳(J)瓦特(W)无WtW有W总知识点机械效率的计算如果h和s不好测量,可以用η=计算机械效率.GnF知识点机械效率的计算由η==,可知,有用功不变时,额外功越小,机械效率越高;额外功一定时,有用功越大,有用功占总功的比例就越大,机械效率越高.W有W总W有W总+W额知识点实验探究:测量滑轮组的机械效率计算物体与斜面间的摩擦力的方法:1.计算有用功W有=Gh;2.计算总功W总=Fs;3.计算额外功W额=W总-W有;4.计算摩擦力f=.W额s知识点实验探究:测量滑轮组的机械效率斜面的机械效率不仅与斜面的倾斜程度有关,还与物体和斜面之间的摩擦力有关,斜面越粗糙,摩擦力越大,做的额外功越多,机械效率越低.知识点实验探究:测量滑轮组的机械效率汽车的机械效率和功率:机械效率与功率是两个完全不同的概念.这两个物理量是从不同方面反映机械性能的,它们之间没有必然的联系.功率大表示机械做功快;机械效率高表示机械对总功的利用率高.功率大的机械不一定机械效率高.内燃机车功率可以达到几千千瓦,但效率只有30%~40%,反之,机械效率高的机械功率不一定大.安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%,但功率却只有几瓦特.第十一章机械与功第5节改变世界的机械知识点简单机械的家族古代使用的辘轳知识点简单机械的家族当把动力施加在轮上时,此时由于轴半径小于轮半径,根据杠杆平衡条件:F1l1=F2l2,F1R=F2r,又Rr,则F1F2,即使用轮轴省力,但费距离.若反之,将动力施加在轴上时,F1r=F2R,又rR,则F1F2,即使用轮轴费力,但省距离.知识点简单机械的家族盘山公路修的“曲曲折折”,目的是增加斜面的长,即多移动距离,达到省力的目的.知识点简单机械的家族由η==,可知,有用功不变时,额外功越小,机械效率越高;额外功一定时,有用功越大,有用功占总功的比例就越大,机械效率越高.W有W总W有W有+W额知识点简单机械的家族斜面的机械效率不仅与斜面的倾斜程度有关,还与物体和斜面之间的摩擦力有关,斜面越粗糙,摩擦力越大,做的额外功越多,机械效率越低.知识点改变世界的机械1.庞然大物人造就:随着钢铁工业和机器制造业的空前发展,人类正在制造出各种各样的钢铁机械.2.细微之处显身手:科学研究是推动精密机械和测量仪器发展的强大动力.纳米机器人为人类传送药物,进行细胞修复等工作.3.力大无穷山河动:三峡截流实验中的机器巨人把滚滚长江分成两段.4.浩瀚苍穹任遨游.5.智珠在握夺天工.