簡單機械及機械效率-知識點突破.doc

物理第十一章延伸杠桿的定義：一根在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒就叫杠桿。和杠桿的五要素：支點：杠桿繞著轉動的點（o）動力：使杠桿轉動的力（F1）阻力：阻礙杠桿轉動的力（F2）動力臂：從支點到動力的作用線的距離（L1）。阻力臂：從支點到阻力作用線的距離（L2） 。一根硬棒成為杠桿的條件：要有力的作用能繞某固定點轉到對概念的理解：(1)杠桿可以是直的，也可以是彎的。，但在外力的作用下不能變形。例如：撬棒、蹺蹺板、抽水機、手柄等。(2)定義中的力，是指作用在杠桿上的動力和阻力，且動力和阻力使杠桿轉動的方向一定是相反的，但動力和阻力不一定相反。(3)杠桿在力的作用下，繞固定點轉動而不是平動。(4)不論動力和阻力，杠桿都是受力物體，作用于杠桿的物體都是施力物體。(5)阻力繞支點轉動的方向與動力繞支點轉動的方向相反。杠桿的平衡條件：動力動力臂=阻力阻力臂。即在杠桿平衡時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之幾。利用杠桿平衡條件來分析和計算有關問題，一般遵循以下步驟：(1)確定杠桿支點的位置。(2)分清杠桿受到的動力和阻力，明確其大小和方向，并盡可能地作出力的示意圖。(3)確定每個力的力臂。(4)根據(jù)杠桿平衡條件列出關系式并分析求解。各類杠桿的特點：杠桿種類力臂關系省、費力情況省、費距離情況舉例省力杠桿L1L2F1F2費距離手推車，鍘刀費力杠桿L1F2省距離鑷子，釣魚竿等臂杠桿L1=L2F1=F2相同天平要求最小動力，必須先畫出最大動力臂。1尋找最大動力臂的方法(1)當動力作用點確定后，支點到動力作用點的線段即為最大動力臂；(2)動力作用點沒有規(guī)定時，應看杠桿上哪一點離支點最遠，則這一點到支點的距離即為最大動力臂。2作最小動力的方法(1)找到最大動力臂后，過作用點作動力臂的垂線；(2)根據(jù)實際，動力能使杠桿沿阻力作用的反方向轉動，從而確定動力的方向?；喗M定義：將動滑輪和定滑輪組合在一起即為滑輪組。滑輪組的工作特點:特點既可以省力又可以改變力的方向，若承擔重物和動滑輪的繩子為n 股則繩端施加的力為物重的 ln(忽略動滑輪重摩擦等)重物提升的高度h與繩子通過的距離s的關系s=nh (n指承重繩的股數(shù))組裝滑輪組?？谠E：“奇動偶定”。確定好了動滑輪和定滑輪的個數(shù)后，再確定繩子的起始點。（1）當n為奇數(shù)時，繩子的起始點從動滑輪開始，經定滑輪依次按畫螺旋線的方法繞線。（2）當n為偶數(shù)時，繩子的起始點從定滑輪開始，經動滑輪依次按畫螺旋線的方法繞線。在中考中此類問題包括以下幾種類型：(1)已知滑輪組的省力情況(2)未知滑輪組的省力情況(3)根據(jù)特定要求繞線確定滑輪組繞線時要注意一些特殊的要求，比如 “最省力”、“人要站在地面上”、“向上拉”等，還要符合一定的物理情景。輪軸定義：由兩個半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。斜面定義：是一個與水平面成一定夾角的傾斜平面：是一種省力的簡單機械。輪軸：1輪軸的實質：是個可以連續(xù)轉動的杠桿。(如圖)2輪軸的特點：輪半徑是軸半徑的幾倍，加在輪上的力就是加在軸上的力的幾分之一。即：3輪軸的功能：一是改變用力的大??；二是改變物體的運動速度。4生活中的輪軸：如：轆轤、汽車方向盤、門把手、扳手等。斜面：特點：因為斜面是一種省力的簡單機械(如圖所示)。若忽略摩擦，斜面長是斜面高的n倍，拉力就是物體所受重力的n分之一。即：F一沿斜面拉力G一物體重力L一斜面長 h一斜面高從公式中可知：斜面越長，越省力。功的定義：必須有作用在物體上的力，且物體在這個力的方向上通過一段距離，就說這個力對物體做了機械功，簡稱做功；功的兩個要素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。以下三種情況下力對物體不做功：(1)靠慣性運動的物體沒有力對它做功。例如：某同學踢足球，球離開腳后飛出10m遠，足球飛出10m 遠的過程中，人做功為零。(2)物體受到力的作用，但沒有移動距離，也就不可能在力的方向上通過距離，力對物體不做功。如：一輛汽車停止在路邊，一個人用很大的力卻沒有推動它。推力對汽車不做功。(3)物體受到力的作用，同時也運動了一段距離，但兩者相互垂直，即在力的方向上沒有通過距離，這個力也沒有對物體做功。使用任何機械都不省功。機械功的原理：1忽略機械自重和摩擦時，使用簡單機械所做的功等于不使用機械而直接用手做的功。或者說使用機械不省功。如果直接用手把重為G的物體提升一個高度h，手使用的力就是G，手移動的距離就是h。手做的功是W1=Gh。如圖所示，使用動滑輪，手用的力變了G/2(不考慮動滑輪的重及摩擦)，手移動的距離變了2h。使用動滑輪時手做的功Gh?？梢?，W2=W1，即有：使用機械時對物體做的功等于不使用機械時而直接對物體做的功。功率定義：單位時間里完成的功，叫做功率。意義：它是表示做功快慢的物理量。功率的計算公式：（1）P=W/t，其中P代表功率，單位為W，W代表功，單位為J；t代表時間，單位為s。（2）因為P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表達式。例如汽車發(fā)動機的功率一定時，用可知，牽引力與速度成反比。所以汽車爬坡時，司機采用的措施是換擋減速，以獲得更大的牽引力。單位要統(tǒng)一，P、W、t的單位分別為瓦、焦、秒。有用功，額外功與總功：名稱定義符號公式實例有用功使用機械做功時對人們有用的功W有W有=Gh從井中打水時提水所做的功額外功對人們沒有用但又不得不做的功W額從井中打水時提水桶和繩子所做的功總功有用功與額外功之和W總W總=W有+W額從井中打水時手的拉力所做的功區(qū)分有用功和額外功：在同一做功過程中，目的不同，功的性質就不一樣。例如：用桶將水從水井中提出來，提水是我們需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是額外功；如果是一只桶掉入水井里，我們要將桶從井中提出來，則克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能帶出來的水的重力所做的功就是額外功了。計算有用功，額外功和總功的方法：1. 總功的計算：（1）定義法：W總=Fs（2）總功等于有用功和額外功之和，即W總=W有用+W額外（3）公式法：2. 有用功的計算方法：（1）定義法：W有用=Gh（2）W有用=W總-W額外（3）公式法：3. 額外功的計算方法：（1）定義法：（2）W額外=W總-W有用（3）公式法：機械效率的定義：有用功跟總功的比值叫做機械效率；計算公式：=機械效率的意義：（1）機械效率的功率是標志機械做功性能好壞的物理量，機械效率越高，這個機械的性能越好。（2）機械效率的高度并不決定使用機械是省力還是費力，效率高只說明有用功在總功所占的比例；省力還是費力是指做一定的有用功時，所用動力的大小。機械效率高不一定省力。功，功率和機械效率的比較：物理量物理意義定義符號公式單位說明功做功即能量的轉化有力作用在物體上，并且物體在力的方向上移動了一段距離，就說力對物體做了功WW=FsJl. 功率大小由功和時間共同決定，單獨強調某一方面是錯誤的 2功率和機械效率是兩個不同的物理量，它們之問沒有直接關系功率做功快慢單位時間內完成的功PW(國際單位)機械效率反映機械性能的物理量有用功占總功的總值無杠桿的機械效率:有用功W有用=Gh總功W總=Fs額外功W額外=W總-W有用機械效率測量杠桿的機械效率:【器材】輕質杠桿（木質），重質杠桿（鐵制），鉤碼，有支座的木板，彈簧秤，細線。【操作】（1）將輕質杠桿按如圖裝在畫有等間距水平橫線的木板上。在杠桿的A處懸掛幾個鉤碼，把彈簧秤系在杠桿B處并豎直緩慢地向上拉杠桿。記下鉤碼重G1、鉤碼被提升的高度h1、彈簧秤的示數(shù)F1和彈簧秤移動的距離S1，比較G1h