簡單機械和功學案講義

1、11.1 杠 桿 一、杠桿1、定義：一根在_的作用下，可繞某一_轉動的硬棒稱作杠桿。舉例常見的杠桿有：_，_，_、_，_等等。*說明：杠桿不一定是直的，也可以是彎曲的，但是必須保證是硬棒。2、杠桿的五要素支點（0）：杠桿繞著轉動的點動力(F1) ：使杠桿轉動的力阻力(F2)：阻礙杠桿轉動的力動力臂(L1)：從支點到動力作用線的距離阻力臂(L2)：從支點到阻力作用線的距離*說明：支點可以在杠桿上的任何位置，可以在中間位置，也可以在兩端，但必須在杠桿上。動力和阻力都是杠桿受到的力，作用點都在杠桿上，動力和阻力對杠桿的作用效果是使杠桿轉動的方向相反。3、作力臂的方法1.找點：先找_的位置,2.畫線：

2、沿動力和阻力的作用方向將力的_畫出,3.作垂線段：從支點作力的作用線的_。*說明： 畫力臂的方法和幾何中學過的“點到直線的距離”的畫法一致。 力的作用線的延長線或反向延長線要用虛線來畫。 從支點作力的作用線的垂線時，垂足處畫上垂直符號，并標上力臂字母l1,l2ABOF1F2例：畫出力臂 ABOF1F2二、杠桿的平衡條件1、定義：杠桿處于_或_ _都叫杠桿的平衡。2、實驗探究：杠桿的平衡條件實驗器材：_實驗步驟：(1)先將杠桿支在支架上，調節(jié)杠桿兩端的_，使杠桿在_位置平衡。(2)在杠桿一邊掛上一定數(shù)量的鉤碼，用測力計在某一位置 拉住杠桿，使杠桿在_ _位置平衡。(3)按要求重復實驗，保持鉤碼和

3、彈簧測力計的位置不變，改變鉤碼的數(shù)量；保持鉤碼的數(shù)量和位置不變，改變彈簧測力計的位置；保持彈簧測力計的位置和鉤碼的數(shù)量不變，改變鉤碼的位置。記錄對應的動力F1、動力臂1、阻力F2、阻力臂2的大小，將數(shù)據(jù)填入表中實驗次數(shù)動力F1N動力臂l1cm阻力F2N阻力臂l2cm動力×動力臂F1l1阻力×阻力臂F2l2(4)實驗結論： _ _*說明：實驗前調節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是_消除杠桿自身重力對實驗的影響 ；在實驗中能否再旋動兩端的螺母?_ _。實驗中使杠桿在水平位置平衡的目的是_便于從杠桿上直接讀出力臂的大小_；改變所掛鉤碼的數(shù)量和位置多次實驗目的是_避免偶然性，尋找普遍規(guī)律

4、_。3、杠桿的平衡條件杠桿平衡時滿足： ，用字母表示為： 。杠桿的平衡條件也稱為_ _ 。*說明：在應用公式時，等式兩邊的物理量應取_單位。三、杠桿的分類省力杠桿：若l1l2，F(xiàn)1F2，省力費距離；如：起子、鋼絲鉗、鍘刀費力杠桿：若l1l2，F(xiàn)1F2，費力省距離；如：筷子等臂杠桿：若l1=l2，F(xiàn)1=F2。如：天平。*說明：既省力又省距離的杠桿是沒有的。11.2 滑輪一、 定滑輪：1、定義：軸的位置固定不動的滑輪，稱為定滑輪。2、特點：不省力，但可改變施力的方向。3、實質：等臂杠桿二、 動滑輪：1、定義：軸的位置隨被拉物體一起運動的滑輪，稱為動滑輪。2、特點：省一半力，但不改變施力的方向。3、

5、實質： 動力臂是阻力臂二倍的杠桿。 三、 滑輪組：1、定義：動滑輪和定滑輪組合在一起叫滑輪組。2、特點：既省力，又可以改變施力的方向。3、兩個關系式： F=（G物+G動）/n在不計動滑輪重和摩擦時，G動為0。 n表示承擔重物重(或重物與動滑輪總重)的繩子的股數(shù)。 s=nhs為繩自由端移動的距離；h為重物被提升的高度。*說明： 截線法確定n：在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，看跟動滑輪相連的繩子有幾股，那么n就是幾。熟練公式變形：G=nF-G動G動=nF-Gn=( G+ G動)/F對比繞線方法（奇動偶定）：當n為奇數(shù)時，繩子的起始端應固定在動滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪；當n為偶數(shù)時，繩子的起

6、始端應固定在定滑輪的框架鉤上。四、水平放置的滑輪：F=f/ns=n s物v=n v物11.3 功一、探究斜面 按教材完成實驗。測量序號F/Ns/mG/Nh/mFs/（N·m）Gh/(N·m) 分析表中的數(shù)據(jù)，從中能得到什么結論？二、功1、定義：力與物體在力的方向上通過的距離的乘積。稱為機械功，簡稱功。符號：W2、計算公式： 3、單位： 1J= 1J的物理意義： ；1J的功有多大：兩個雞蛋舉高1m，做的功大約是1J。三、做功的兩個必要條件： ; 。*說明：不做功的三種情況物體受到力的作用，但物體沒有移動，這個力對物體不做功。如小孩搬大石頭搬不動。物體由于慣性通過了一段距離，但

7、在運動方向上沒有受到力的作用。如冰塊在光滑水平面上運動。物體受到的力的方向與物體運動的方向始終垂直。如提著重物在水平地面上行走。11.4 功率一、功率1、物理意義：物體做功的快慢。2、定義：單位時間內所做的功叫做功率。符號：P3、公式： 4、單位：國際單位：W 1W=1 J/s為了紀念英國的工程師、發(fā)明家 ，人們將功率的單位叫做瓦特，簡稱瓦（W）。常見單位：1kW=103W ；1MW=106W；1馬力=735W*說明：功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，功率是由功和時間兩個物理量共同決定的，單憑功和時間都無法決定功率的大小。使用公式進行計算時，P,W,t的單位分別為W,J和s,即國際單位

8、，注意單位的統(tǒng)一性。 比較功率大小的三種方法：在相同時間內，比較做功的大小，做功越多的物體，功率越大；在完成相同功的條件下，比較所用時間長短，所用時間越短的物體，功率越大；做功的多少和所用時間都不相同的情況下，通過計算，進行比較。一個推導公式：P= Fv11.5 機械效率一、再探動滑輪實驗器材：鐵架臺、動滑輪、鉤碼、彈簧測力計、刻度尺、細線實驗步驟：（1）用彈簧測力計沿豎直方向勻速拉一個動滑輪，使掛在它下面重為G的鉤碼緩緩上升。（2）分別測量 繩受到的拉力F、 繩端移動的距離s、 鉤碼所受的重力G和 鉤碼上升的高度h。（3）改變鉤碼的數(shù)量，重復上述步驟。記錄數(shù)據(jù)：實驗序號拉力 F/N繩自由端移

9、動的距離 s/m鉤碼 重力 G/N鉤碼上升的高度 h/m拉力做的功 Fs/J動滑輪對鉤碼做的功 Gh/J實驗結論：拉力F做的功總是 動滑輪對鉤碼做的功。 *說明：彈簧測力計的拉力方向應該 ，并使鉤碼 上升。實驗中，F(xiàn)s>Gh的原因： 動滑輪的 ；滑輪與軸，滑輪與繩子間存在 ；繩重。改變所掛鉤碼的數(shù)量或鉤碼上升的高度，多次實驗目的是_ 。二、有用功、額外功和總功1、概念：總功（W總）：動力對機械所做的功。有用功（W有用）：對我們有用的功（機械對物體所做的功）。額外功（W額外）：利用機械時由于機械自重及摩擦，不得不做而對我們無用的功。2、有用功的判斷：（與使用機械的目的有關） 例如：用水桶從

10、井中提水時，我們的目的是提水，則對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功；從井里撈桶的時候，我們的目的是從井中撈桶，則對桶做的功是有用功，對水做的功是額外功。使用滑輪或滑輪組的兩種情況：（1）使物體在豎直方向提升一定高度h，提升重物是我們的目的，只要克服 就能達到目的， 所做功是有用的W有用G物h。（2）使物體在水平面上勻速直線運動一段距離s物，使物體做勻速直線運動是我們的目的，只要克服物體與水平面之間的 就能達到目的，所做功是有用的W有用fs物。三、機械效率1、定義：有用功與總功的比值2、公式：*說明：機械效率沒有單位，是一個比值，常用百分數(shù)表示。對于實際機械，由于額外功的存在，有用功總小于總功，所以機械效率總小于100%。若是不考慮機械自重和摩擦的理想機械：，機械效率等于100%機械效率的高低是由有用功和總功兩個因素決定的，只分析一個因素，不能判斷的高低。功率和機械效率是兩個不同的概念，沒有直接聯(lián)系，功率大的機械，機械效率不一定高；機械效率高的機械，功率也不一定大。3、提高機械效率的方法增大被提升物體的重力（增加有用功）減輕機械的自重（減小額外功）減小機械摩擦（減小額外功） （使用滑輪組提升重物時： 物重； 動滑輪重、繩重； 滑輪與軸、滑輪與繩間的摩擦。）4、計算機械效率的方法三種情況機械效率1、豎直提