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1、人教版简单机械知识点总结 杠杆一、杠杆1、定义:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。(1)“硬棒”不一定是棒,泛指有一定长度的,在外力作用下不变形的物体。(2)杠杆可以是直的,也可以是任何形状的。2、杠杆的七要素(1)支点:杠杆绕着转动的固定点,用字母“O”表示。它可能在棒的某一端,也可能在棒的中间,在杠杆转动时,支点是相对固定的。(2)动力:使杠杆转动的力,用“F1”表示。(3)阻力:阻碍杠杆转动的力,用“F2”表示。(4)动力作用点:动力在杠杆上的作用点。(5)阻力作用点:阻力在杠杆上的作用点。(6)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离,用“l1”表示。(7)阻力臂:
2、从支点到阻力作用线的垂直距离,用“l2 ”表示。注意:无论动力还是阻力,都是作用在杠杆上的力,但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力,而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力臂是点到线的距离,而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的,其力臂为零,对杠杆的转动不起作用。3、杠杆示意图的画法:(1)根据题意先确定支点O;(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长;(3)从支点向力的作用线画垂线,并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。如图所示,以翘棒为例。第一步:先确定支点,即杠杆绕着哪一点转动,用字母“O”表示。如图甲所示。第二
3、步:确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起,则人应向下用力,画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反,在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动,则阻力是石头施加给杠杆的,方向向下,用“F2”表示如图乙所示。第三步:画出动力臂和阻力臂,将力的作用线正向或反向延长,由支点向力的作用线作垂线,并标明相应的“l1”“l2”, “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂,如图丙所示。l1l2F2F1F2F1 二、杠杆的平衡条件 1、杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,我们就说杠杆平衡了。l1l2O 2、杠杆的平衡条件实验Ol1l2(1
4、)首先调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,力臂l1和l2恰好重合,这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂食物大小了,而图甲杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有乙方便。由此,只有杠杆在水平位置平衡时,我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小,因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。(2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母,就会破坏原有的平衡。3、杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,或F1l1=F2l2。杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度,即匀速转动时,也叫做杠杆的平衡,这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。三
5、、杠杆的应用1、省力杠杆:动力臂l1阻力臂l2,则平衡时F1F2,这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力),但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,并且比不使用杠杆,力直接作用在物体上移动的距离大)。2、费力杠杆:动力臂l1阻力臂l2,则平衡时F1F2,这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力),但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。3、等臂杠杆:动力臂l1=阻力臂l2,则平衡时F1=F2,这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力,也不费力,即不省距离也不费距离。既省力又省距离的杠杆时不存在的。(一)基本方法对于滑轮或
6、滑轮组的拉力(F)或机械效率(),一般分为三种状态:a. 理想状态:即不计滑轮的重()、绳重()、摩擦力(),此时,拉力,机械效率。b. 半理想状态:只计,不计,此时拉力,机械效率。c. 实际状态:只计G动、G绳、Gf,此时拉力,机械效率。(二)滑轮组打捞问题 如图所示,设动滑轮对重物的拉力为T,绳子自由端的拉力为F,(半理想)则(1)物体在水中,有(2)出水前有(n为动滑轮上绳子的股数)出水后,有(3)物体在水中拉力做的有用功(4)机械效率:(其中是绳自由端移动的距离,h为物体上升的高度)(三)“倒下”的滑轮1. 使用动滑轮,要搞清谁是动力,谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运
7、动时,设物体与地面间的摩擦力为f,若拉力作用在绳的自由端,有,则可省力一半,如图(a)所示;若拉力作用动滑轮轴上,有,如图(b),这时反而费力。可见,对水平使用动滑轮是否省力,一定要注意动力作用在何处。2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为:,其中分别指绳的自由端移动的距离、速度,分别指动滑轮或物体移动的距离、速度,是指动滑轮上绳子的股数。3. 当滑轮沿水平方向拉物体时,可忽略动滑轮重。4. 求机械效率时,有用功一般指克服摩擦阻力做的功,即。5在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。(四) 根据要求设计滑轮组(1)根据要求确定动滑轮上绳的段数。(2)根据绳的段数,确定动
8、滑轮的个数:一个动滑轮可拉2段绳,还能改变用力方向;但也可以拉三段绳,但就不能改变用力方向了。设想如果需要n段绳(n为偶数)那么就需要个动滑轮和个定滑轮。穿绳组装时,绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上(这叫做“偶定”),若不改变力的方向,还可少用一个定滑轮,即个定滑轮。如果n为奇数,则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮,穿绳时,绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上(这叫做“奇动”),这不能改变用力方向,如果还想改变用力方向,就应再加一个定滑轮,即个定滑轮。上述方法叫“奇动偶定”。图6图7例5.如图8所示,某打捞队的工人用滑轮组把底面积为、高为2m的实心圆柱体从水下提起,已知圆柱体的密度为,水的密度为,滑轮组的机械效率是70%。(g取10N/kg,滑轮和绳子的重力忽略不计)求:(1)圆柱体在水中所受的浮力。(2)若圆柱体从H16m深处被缓慢地匀速提起,到刚露出水面时,绳子自由端拉力F所做的功。(3)如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N,则物体被提到露出水面多高时,绳子恰好被拉断?图8图95