一、槓桿
1、定義:一根硬棒,在力的作用下繞著固定點轉動,這根硬棒叫做槓桿。判斷一個物體是不是槓桿,需要滿足三個條件,即硬物體(不一定是棒)、受力(動力和阻力)和轉動(繞固定點)。
槓桿可以是直的,也可以是彎的,甚至是任意形狀的,只要在力的作用下能繞固定點轉動,且是硬物體,都可稱為槓桿。
2、槓桿的五要素:
①支點:槓桿繞著轉動的點。用字母O表示。
②動力:使槓桿轉動的力。用字母F1表示。
③阻力:阻礙槓桿轉動的力。用字母F2表示。
④動力臂:從支點到動力作用線的距離。用字母L1表示。
⑤阻力臂:從支點到阻力作用線的距離。用字母L2表示。3、研究槓桿的平衡條件:
①槓桿平衡是指:槓桿靜止或勻速轉動。
②實驗前:應調節槓桿兩端的螺母,使槓桿在水平位置平衡。這樣做的目的是:可以方便的從槓桿上量出力臂。
③結論:槓桿的平衡條件(或槓桿原理)是:動力×動力臂=阻力×阻力臂。寫成公式:F1L1=F2L2也可寫成:F1/F2=L2/L14、應用:三種槓桿:
名稱結構特徵特點應用舉例
省力槓桿
動力臂大於阻力臂(L1>L2,F1<F2)省力、費距離
撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、
鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力槓桿動力臂小於阻力臂(L1F2)
費力、省距離
縫紉機踏板、起重臂、人的前臂、理髮剪刀、釣魚杆、鑷子、船槳
等臂槓桿
動力臂等於阻力臂
(L1=L2,F1=F2)
不省力、不費力天平,定滑輪
1、滑輪是變形的槓桿。
2、定滑輪:
①定義:中間的軸固定不動的滑輪。
②實質:等臂槓桿。
③特點:使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。
④對理想的定滑輪(不計輪軸間摩擦)F=G物。繩子自由端移動距離SF(或速度vF)=重物移動的距離SG(或速度vG)
3、動滑輪:
①定義:和重物一起移動的滑輪。(可上下移動,也可左右移動)②實質:動力臂為阻力臂2倍的省力槓桿。
③特點:使用動滑輪能省一半的力,但不能改變動力的方向。④理想的動滑輪(不計軸間摩擦和動滑輪重力)則:12FG物只忽略輪軸間的摩擦則,拉力1+2FGG
繩子自由端移動距離SF(或vF)=2倍的重物移動的距離SG(或vG)
4、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1FGn物。只忽略輪軸間的摩擦,則拉力1FGGn動物。繩子自由端移動距離SF(或vF)=n倍的重物移動的距離SG(或vG)。
④組裝滑輪組方法:首先根據公式GGnF動物()
求出繩力的作用線:通過力的作用點沿力的.方向所畫的直線
F2OF1
L1L2子的股數。然後根據“奇動偶定”的原則。結合題目的具體要求組裝滑輪。
第3節機械效率
1、有用功:
定義:對人們有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=W總-W額=ηW總斜面:W有用=Gh
2、額外功:
定義:並非我們需要但又不得不做的功。
公式:W額=W總-W有用=G動h(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)斜面:W額=fL
3、總功:定義:有用功加額外功或動力所做的功
公式:W總=W有用+W額=FS=W有用
4、機械效率:定義:有用功跟總功的比值。
公式:=WW有用總
定滑輪:=GhGhGFSFhF
動滑輪:=22GhGhGFSFhF滑輪組:=GhGhGFSFnhnF
5、有用功總小於總功,所以機械效率總小於1。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功佔總功的60%。
6、提高機械效率的方法:減小機械自重、減小機件間的摩擦。
7、機械效率的測量:
(1)原理:=WGhWFS有用總
(2)應測物理量: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S。
(3)器材:除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。
(4)步驟:必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高,目的:保證測力計示數大小不變。
(5)結論:影響滑輪組機械效率高低的主要因素有:
①動滑輪越重,個數越多則額外功相對就多。
②提升重物越重,做的有用功相對就多。③摩擦,若各種摩擦越大做的額外功就多。
8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率