簡單機(jī)械知識點

..第十一章：簡單機(jī)械第一節(jié)：杠桿定義：在的作用下繞著轉(zhuǎn)動的叫杠桿。[說明]：①杠桿可可,形狀。②有些情況下,可將杠桿實際轉(zhuǎn)一下,來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。圖13五要素——圖13①支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。用字母O表示。②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母F1表示。③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母F2表示。④動力臂：從到的距離。用字母L1表示。⑤阻力臂：從到的距離。用字母了L2表示。[說明]1、動力、阻力都是杠桿的受力,所以作用點在杠桿上。2、動力、阻力的方向不一定相反,但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向相反。3、動力臂、阻力臂不一定在杠桿上。4、力臂是指"點到線"的距離,即支點到力的作用線的距離,而不是"點到點"的距離。畫力臂方法：一定點〔支點、二畫線〔力的作用線、三連距離、四標(biāo)簽⑴找支點O；⑵畫力的作用線〔虛線；⑶畫力臂〔虛線,過支點作力的作用線的垂線,；⑷標(biāo)力臂〔用大括號,一端括支點,一端括垂足,標(biāo)上相應(yīng)的符號L1或L2。圖3圖4圖3圖4圖圖20圖21圖193、探究杠桿的平衡條件：杠桿平衡是指：或選擇杠桿中間為支點的目的〔或不掛鉤碼時使杠桿在水平位置平衡的目的：。實驗前：應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的,若杠桿右端下沉,杠桿兩側(cè)的平衡螺母向調(diào)〔即左高左調(diào),使杠桿在位置平衡。這樣做的目的是：。多次實驗的目的：當(dāng)彈簧測力計的方向由豎直傾斜時,杠桿仍然平衡,示數(shù)變,原因：。當(dāng)把左側(cè)的鉤碼拿掉。杠桿將處于豎直位置,在右側(cè)施加一個力,卻發(fā)現(xiàn)無論用多大的力都不能將杠桿拉到水平位置平衡,其原因：水平位置時動力臂為零,杠桿無法平衡實驗結(jié)論：杠桿的平衡條件〔或杠桿原理是：；寫成公式也可寫成：。其含義是：如果動力臂是阻力臂的幾倍,那么動力就是阻力的。圖圖94、求最大動力臂的方法：①若動力作用點確定了,則支點到動力作用線的距離就是最大動力臂。②若動力作用點沒有確定,應(yīng)看杠桿上哪一點離支點最遠(yuǎn),則這一點到支點的距離即為最大動力臂。5、杠桿平衡時動力最小：①動力要最小時,動力臂要最大；②動力臂要最大,則過已知力的作用點,作最大動力臂的垂線；③根據(jù)實際,確定動力的方向。6、杠桿平衡時動力最大：動力要最大時,動力臂要最小,動力臂要最小,力的作用線的延長線過支點。圖14圖8圖圖14圖8圖72、用撬棒撬起一石塊,圖7,沿不同方向用力作用于撬棒,哪個力最小<>A．F1B.F2C.F33、、如圖8所示要使杠桿平衡,作用在A點上的力分別為F1、F2、F3,其中最小的力是〔A.沿豎直方向的力F1最小B.沿垂直杠桿方向的力F2最小C.沿水平方向的力F3最小D.無論什么方向用力一樣大7、杠桿的分類名稱結(jié)構(gòu)特征特點應(yīng)用舉例省力杠桿動力臂>阻力臂L1>L2省力、費距離撬棒、鍘刀、動滑輪、獨輪車、羊角錘、鋼絲鉗、、、自行車閘、核桃夾、起子、手推車、花枝剪刀費力杠桿動力臂<阻力臂L1<L2費力、省距離縫紉機(jī)踏板、起重機(jī)的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿、筷子、船槳、面包夾、鑷子、掃帚等臂杠桿動力臂=阻力臂L1=L2不省力不費力天平,定滑輪、蹺蹺板[說明]：應(yīng)根據(jù)實際來選擇杠桿,當(dāng)需要較大的力才能解決問題時,應(yīng)選擇,當(dāng)為了使用方便,省距離時,應(yīng)選。第二節(jié)：滑輪一、定滑輪：①定義：軸不隨物體一起移動的滑輪。②實質(zhì)：定滑輪的實質(zhì)是：杠桿③特點：A。利用定滑輪提起重為G的物體時,拉力FG,,只有不考慮繩重和摩擦?xí)r<理想的定滑輪>,拉力FGB不省距離：繩子自由端移動距離S繩=重物移動的距離h物,,繩子自由端移動速度v繩=重物移動的速度v物。即,二、動滑輪：①定義：軸會隨物體一起移動的滑輪?！部缮舷乱苿?也可左右移動②實質(zhì)：動滑輪的實質(zhì)是：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。③特點：使用動滑輪能,但不能。④理想的動滑輪〔不計軸間摩擦和動滑輪重力則：F=,只忽略輪軸間的摩擦則拉力F=,繩子自由端移動距離S繩=2倍重物移動的距離h物,,繩子自由端移動速度v繩=2倍重物移動的速度v物。即,[注意]判斷滑輪時動滑輪還是定滑輪關(guān)鍵是看軸是否隨著物體一起運動,軸隨物體起運動的是滑輪,軸隨物體起運動的是滑輪,5、幾種常見的使用滑輪情況1、2、FG、Sh、V繩V物FF拉f、S繩S物、V繩V物3、4、F=G〔不計摩擦和動滑輪重力、FF拉f、S繩S物、V繩V物F=〔只忽略輪軸間的摩擦Sh、V繩V物5、6、F=G〔不計摩擦和動滑輪重力、FF拉f、F=〔只忽略輪軸間的摩擦S輪S物、V輪V物S輪S物、V輪V物7、[注意]A使用定滑輪提起同一重物,沿不同方向的拉力；即：B使用動滑輪提起同一重物,沿不同方向的拉力；當(dāng)拉力作用線與阻力作用線平行時最省力,當(dāng)偏離豎直方向角度越大,拉力；即：C人對繩子的拉力最大只能達(dá)到自身的重力的大小與人的舉力無關(guān)。例如：小李m1=50Kg,能舉起80Kg的杠鈴,小李m2=70Kg,能舉起60Kg的杠鈴,如圖,兩人比賽,誰把對方拉起,比賽結(jié)果是：拉起來。三、滑輪組、1、定義：定滑輪、動滑輪組合成滑輪組。2、特點：使用滑輪組既能省力又能改變動力的方向3、理想的滑輪組〔不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力拉力F=G。只忽略輪軸間的摩擦,則拉力F=,繩子自由端移動距離S繩=倍重物移動的距離h物,,繩子自由端移動速度v繩=倍重物移動的速度v物。即,4、判斷繩子根數(shù)〔n的方法：方法〔一：從定滑輪和動滑輪之間畫一條虛線,數(shù)直接與動滑輪相連的根數(shù)即為n的值,其中,繩子自由端方向向上的要數(shù)上。方法〔二：已知G和F,求繩子的根數(shù),則n=,若n不是整數(shù),則小數(shù)點"只入不舍"例如：已知G=960N,F=400N,求繩子的根數(shù)n===方法〔三：已知s和h,求繩子的根數(shù),則n=例如：已知s=6m,h=2m,求繩子的根數(shù)n===5、繩子的繞法題型〔一已知繩子的根數(shù),畫繩子的繞法---------奇動偶定--------若繩子的根數(shù)為奇數(shù),繩的固定端接在動滑輪上,然后繞到定滑輪上,由內(nèi)向外繞；若繩子的根數(shù)為偶數(shù),繩的固定端接在定滑輪上,然后繞到動滑輪上,由內(nèi)向外繞；題型〔二使用滑輪組時要最省力,則繩子的根數(shù)應(yīng)為奇數(shù),再根據(jù)"奇動偶定",繩的固定端接在動滑輪上,然后繞到定滑輪上,由內(nèi)向外繞。題型〔三>使用滑輪組時既要省力又能改變力的方向,則繩子的根數(shù)應(yīng)為偶數(shù),再根據(jù)"奇動偶定",繩的固定端接在定滑輪上,然后繞到動滑輪上,由內(nèi)向外繞。5、裝滑輪組方法：第一、求段數(shù)：根據(jù)公式或求出繩子的股數(shù)。第二、定個數(shù)：確定動滑輪的個數(shù)N動,當(dāng)繩子的根數(shù)n為奇數(shù)時,N動=,當(dāng)繩子的根數(shù)n為偶數(shù)時,N動=,確定定滑輪的個數(shù)N定,一般按"一動配一定"來確定定滑輪的個數(shù),N定=,若繩子的根數(shù)為偶數(shù),則由"偶數(shù)減一定"得到N定=,若方向要發(fā)生改變〔人在地面上拉物體,則由"變向加一定"得到N定=。第三、找起點〔固定端：則由"奇動偶定"找到第四、畫繩子：若繩子的根數(shù)為奇數(shù),繩的固定端接在動滑輪上,然后繞到定滑輪上,由內(nèi)向外繞；若繩子的根數(shù)為偶數(shù),繩的固定端接在定滑輪上,然后繞到動滑輪上,由內(nèi)向外繞；例如：把重為5100N的物體用1200N的力提起,請你設(shè)計這個滑輪組,要求滑輪個數(shù)最少,請畫出這個滑輪組?例如：一個人站在地面上把重為5100N的物體用1200N的力提起,請你設(shè)計這個滑輪組,要求滑輪個數(shù)最少,請畫出這個滑輪組?例如：用如圖所示的滑輪組,拉自己勻速上升,已知：吊筐重200N,人重600N,每個滑輪重40N,人拉繩的力至少多少N才能將自己吊起,此時人對筐底的壓力是多少?！膊挥嬆Σ寥舻蹩鹕仙?.5m,則繩索被拉下多少米?四、斜面1、斜面也是一種力的。2、理想斜面〔斜面光滑遵從功的原理----------使用任何機(jī)械。3、理想斜面公式：FL=Gh的推導(dǎo)：---------由功的原理推導(dǎo)其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度。4、理想斜面的特點：〔1但,〔2當(dāng)高度〔坡度一定時,斜面越長越?！?、斜面長是斜面高的幾倍,推力就是物重的．〔4、如果斜面與物體間的摩擦為f,則：FL=fL+Gh；這樣F做功就大于直接對物體做功Gh。5、應(yīng)用：斜坡、推貨上車所達(dá)的木板、盤山公路、走S路、螺絲釘、滑梯、劈柴五、輪軸1、定義：由和組成,且能繞著固定點轉(zhuǎn)動的一種。2、實質(zhì)：輪軸是一種的杠桿。3、特點：〔1同心,大小?！?若動力作用在輪上,輪軸是一個杠桿,但；由杠桿平衡條件得,,即輪的半徑是軸的半徑的幾倍,則作用在輪上的力〔F1就是作用在軸上的力〔F2的；〔3若動力作用在軸上,輪軸是一個杠桿,但；4、輪軸的應(yīng)用：方向盤、轆轤、門鎖、水龍頭第三節(jié)：機(jī)械效率一、有用功〔W有用：1、定義：對人們有用的功〔或機(jī)械對物體〔研究對象所做的功。2、當(dāng)討論提升重物有用功時,只考慮物重和提升的高度,不管路徑或方式是否相同,即公式：W有用＝Gh〔提升重物二、額外功〔W額：1、定義：利用機(jī)械做功時,并非人們需要但又不得不做的功2、例如：客服機(jī)械重力所做的功、機(jī)械之間摩擦力所做的功[注]1、有用功和額外功的判斷要根據(jù)工作目的來確定,工作目的不同,有用功和額外功可能不同例如：1、從井中打水：〔W有用：人對所做的功,W額：人對所做的功；工作目的：2、從井中撈桶：〔W有用：人對所做的功,W額：人對所做的功；工作目的：三、總功〔W總：1、定義：有用功與額外功之和〔或動力所做的功或人們對機(jī)械所做的功2、總功等于作用在機(jī)械上的動力和動力作用點移動的距離的乘積。3、公式：4、對于理想機(jī)械〔W額=0,；對于非理想機(jī)械〔W額0,四、機(jī)械效率〔：1、定義：跟的比值。2、公式：3、[注]〔1機(jī)械效率是一個,單位。〔2因為,所以機(jī)械效率總1,通常用表示?！?率是機(jī)械性能好壞的一個標(biāo)志,越高,機(jī)械性能越?！?機(jī)械效率與、的多少無關(guān)。五、W有用、W額、W總、的計算1、W有用的計算〔1由定義得,豎直提升物體：；水平勻速拉動物體〔2由總功定義得：〔3由機(jī)械效率得：2、W額的計算〔1由定義得：〔G動為動滑輪的重力〔2由總功定義得：〔3由機(jī)械效率得：3、W總的計算〔1由定義得：〔2由總功定義得：〔3由機(jī)械效率得：4、η的計算〔1由定義得：六、探究斜面的機(jī)械效率1、猜想與假設(shè)：斜面的機(jī)械效率是與、、有關(guān)2、設(shè)計實驗：〔1實驗器材：〔一、探究斜面機(jī)械效率與斜面的關(guān)系〔1實驗表格及數(shù)據(jù)實驗次數(shù)斜面坡度斜面材料斜高h(yuǎn)/m物重G/N斜面長S/m拉力F/N機(jī)械效率1較緩300木板

0.65

14

75%2較陡450木板

0.8515

80%3最陡600木板1516

83.3%〔2實驗步驟：①測量小車的重量②把小車用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、小車沿斜面移動的距離S、小車上升的高度h。③改變斜面的傾斜程度,重復(fù)步驟②?！?計算：W有用=;W額=<光滑>；W額=<不光滑>W總=;<光滑>；W總=;<不光滑>η=;<光滑>；η=;<不光滑>結(jié)論：斜面機(jī)械效率與斜面有關(guān),越大,機(jī)械效率?！捕⑻骄啃泵鏅C(jī)械效率與斜面的關(guān)系結(jié)論：斜面機(jī)械效率與斜面有關(guān),越大,機(jī)械效率?！踩?、探究斜面機(jī)械效率與的關(guān)系結(jié)論：斜面機(jī)械效率與關(guān)。[注意]①要拉動物體；②拉力要與斜面；七、測量滑輪組的機(jī)械效率1、實驗原理：2、應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S3、實驗器材：滑輪組、鐵架臺、鉤碼若干,還需要、4、、實驗步驟：〔1、用彈簧測力計測出鉤碼的重力為G,；〔2、緩慢勻速豎直向上拉動彈簧測力計,使鉤碼升高,讀出彈簧測力計的示數(shù)F,用刻度尺測出鉤碼上升的高度為h和彈簧測力計移動的距離為s；〔3、根據(jù)W有=、W總=、再根據(jù)η=算出機(jī)械效率〔4、改變鉤碼的數(shù)量,在做兩次上面的實驗〔5、改變動滑輪的重力,在做兩次上面的實驗5、得出結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：A、物體的重力大?。河猛换芙M所提升不同重物,重物越重,做的有用功就,而額外功,機(jī)械效率就越。B、動滑輪重力大小〔或個數(shù)多少：使用不同的滑輪組,提升相同的重物時,動滑輪的個數(shù)越多,額外功,有用功,滑輪組的機(jī)械效率；C、繩重及繩與滑輪之間的摩擦：若各種摩擦越大,做的額外功,機(jī)械效率。[注]1、緩慢勻速豎直向上拉動彈簧測力計目的：保證彈簧測力計的示數(shù)不變,方便讀數(shù)。2、不能在靜止時讀數(shù)的原因：靜止時,沒有繩與滑輪之間的摩擦,測出的機(jī)械效率會偏3、不影響滑輪組的機(jī)械效率高低有：物體上升的高度、物體上升的速度、繩子的根數(shù)或繞法八、分析機(jī)械效率的高低1、當(dāng)W總一定時A由得,當(dāng)一定時,越大,越高B由得,當(dāng)一定時,越大,越高2、當(dāng)W有一定時A由得,當(dāng)一定時,越大,越高B由得,當(dāng)一定時,越大,越高2、當(dāng)W額