簡單機械及機械效率知識點突破

1、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(zhuǎn)動的硬棒就叫杠桿。和杠桿的五要素：支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點（o）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力（F1）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動而不是平動。

2、(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(zhuǎn)動的方向與動力繞支點轉(zhuǎn)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(guān)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(guān)系式并分析求解。各類杠桿的特點：杠桿種類 力臂關(guān)系 省、費力情況 省、費距離情況舉例省力杠桿 L1>L2F1<F2

3、費距離手推車，鍘刀費力杠桿 L1<L2F1>F2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(yīng)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(zhuǎn)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?；喗M的工作特點 :既可以省力又可以改變力的方向，若承擔重物和動滑輪的特點繩子為

4、n 股則繩端施加的力為物重的l n( 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 s=nh (n 指承重繩的股數(shù) )關(guān)系組裝滑輪組。口訣： “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(jīng)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(jīng)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

5、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(zhì)：是個可以連續(xù)轉(zhuǎn)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

6、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(xué)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，

7、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=G·h。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

8、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：符名稱定義公式實例號有用 使用機械做功時對人們有W有W有=Gh從井中打水時提水所做的功功用的功額外 對人們沒有用但又不得不W額從井中打水時提水桶和繩子所功做的功做的功W =W +W從井

9、中打水時手的拉力所做的總功 有用功與額外功之和W總總有額功區(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(zhì)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（

10、 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：物物理意符理定義公式單位說明義號量有力作用在物體做功即上，并且物體在力功 能量的的方向上移動了W W=F

11、s Jl. 功率大小由功和時轉(zhuǎn)化一段距離，就說力間共同決定，單獨強調(diào)對物體做了功某一方面是錯誤的功 做功快單位時間內(nèi)完成W(國際單位 )P2功率和機械效率是兩率 慢的功個不同的物理量，它們機 反映機之問沒有直接關(guān)系械 械性能有用功占總功的無效 的物理總值率量杠桿的機械效率 :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(zhì)杠桿（木質(zhì)），重質(zhì)杠桿（鐵制），鉤碼，有支座的木板，彈簧秤，細線?！静僮鳌浚?1）將輕質(zhì)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 G1h1 和 F1S1 的大小，并根