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1、第十三章第十三章 简单机械简单机械第一节 杠杆 F2L L1 1L L2 2O O支点支点：杠杆绕着转动的点：杠杆绕着转动的点.O.O动力动力：使杠杆转动的力。：使杠杆转动的力。F F1 1阻力阻力：阻碍杠杆转动的力。：阻碍杠杆转动的力。F F2 2动力臂动力臂：从支点到动力作用线的距：从支点到动力作用线的距离。离。L L1 1阻力臂阻力臂：从支点到阻力作用线的：从支点到阻力作用线的距离。距离。L L2 2F1二、杠杆的五要素二、杠杆的五要素下列关于力臂的说法中正确的是（下列关于力臂的说法中正确的是（ ）、力臂是从支点到力的距离、力臂是从支点到力的距离 、力臂是从支点到力的作用线之间的杠杆的长
2、度、力臂是从支点到力的作用线之间的杠杆的长度、力臂是从支点到力的作用点之间距离、力臂是从支点到力的作用点之间距离 、力臂是从支点到力的作用线的距离、力臂是从支点到力的作用线的距离 D D在下图中画出动力在下图中画出动力F F1 1的力臂的力臂L L1 1用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，O O为支点，为支点，F F1 1是手对是手对鱼竿的作用力，请画出：（鱼竿的作用力，请画出：（1 1）鱼线对钓鱼竿拉力）鱼线对钓鱼竿拉力F F2 2的的示意图；（示意图；（2 2）F F1 1的力臂。的力臂。三、杠杆的平衡条件：三、杠杆的平衡条件：2探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件
3、 1杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡。匀速转动时，我们就说杠杆平衡。保证力臂沿杠杆，便于测量，保证力臂沿杠杆，便于测量，排杠杆自重对实验的影响。排杠杆自重对实验的影响。问题：问题：杠杆在满足什么条件杠杆在满足什么条件时才会平衡？时才会平衡？实验操作：实验操作：（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。问题：问题：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？为什么要调节杠杆在水平位置平衡？（2 2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力
4、杠杆水平平衡。将动力F F1 1、阻力、阻力F F2 2、动力臂、动力臂l l1 1、阻力臂、阻力臂l l2 2记记录表格中。录表格中。（3 3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。大小，再做几次实验。 （4 4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他他位置上位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力将动力F F1 1、阻、阻力力F F2 2、动力臂、动力臂l l1 1、阻力臂、阻力臂l l2 2记录表格中。记录表格中。3 3、杠杆
5、的平衡条件、杠杆的平衡条件动力动力动力臂动力臂= =阻力阻力阻力臂阻力臂F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 21小小阳阳同同学学在在做做“探探究究杠杠杆杆平平衡衡条条件件”的的实实验验时时，他把杠杆挂在支架上，发现左端向下倾斜。他把杠杆挂在支架上，发现左端向下倾斜。（1）若使杠杆在）若使杠杆在 位置平衡，需把平衡螺母向位置平衡，需把平衡螺母向 端调节。端调节。（2）如如果果在在杠杠杆杆的的A处处挂挂三三个个相相同同的的钩钩码码，则则在在B处要挂处要挂 个同样的钩码，杠杆才能重新位置平衡。个同样的钩码，杠杆才能重新位置平衡。（3）若若在在C处处挂挂6 N的的钩钩码码，用用弹弹簧簧测测
6、力力计计作作用用在在B点点，要要使使杠杠杆杆在在水水平平位位置置平平衡衡，最最小小拉拉力力的的方方向向应应该该 ，此时弹簧测力计的示数为，此时弹簧测力计的示数为 。水平水平右右2OACB竖直向上竖直向上2 N3 3如图所示，分别沿力如图所示，分别沿力F F1 1、F F2 2、F F3 3、的方向用力，、的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是（是（ ）A A沿沿F F1 1方向的力最小方向的力最小B B沿沿F F2 2方向的力最小方向的力最小C C沿沿F F3 3方向的力最小方向的力最小D D三个力的大小相等三个力的大小相等BF3
7、F1F2OL L1 1L L3 3L L2 2以支点到力和作用线的连线为力臂的力最小F14.4.在在A A点施加一个最小的力，使杠杆在此位置平衡平衡点施加一个最小的力，使杠杆在此位置平衡平衡ABOG1省力杠杆：省力杠杆： 动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？ 我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？同时我们又付出了怎样的代价呢？2费力杠杆：费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。在生
8、活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。用点移动的距离。3等臂杠杆：等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。托盘天平托盘天平物理天平物理天平1下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是 （ ） 练一练练一练 A启瓶器启瓶器B切纸铡刀切纸铡刀 C食品夹食品夹D羊角锤羊角锤4一一根根粗粗细细均均匀匀的的木木棒棒重重50
9、0 N，一一头头着着地地，求求:抬抬起起另一端所需最小的力有多大？另一端所需最小的力有多大？ 第十二章第十二章 第节第节 滑轮滑轮工作时，轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。工作时，轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。结论：结论： 使使用用定定滑滑轮轮不不省省力力，不不省省距离；但可以改变力的方向。距离；但可以改变力的方向。一、定滑轮一、定滑轮物重物重G/N物体移物体移动方向动方向物体移动物体移动距离距离h/m拉力拉力F/N拉力拉力方向方向拉力移动拉力移动距离距离S/m1 1向上0.31向下0.3FFFGOL2L1L1L2=相当于一个相当于一个等臂杠杆等臂杠杆F = G一、定滑轮一、定滑轮:FGOL2L1
10、L1=L2相当于一个相当于一个等臂杠杆等臂杠杆F = G改变拉力方向后，还是等臂改变拉力方向后，还是等臂杠杆，所以只使用定滑轮，杠杆，所以只使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，无论拉力方向怎么样，FG工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。结论：结论： 使使用用动动滑滑轮轮可可以以省省力力； 但但费距离，且不改变力的方向。费距离，且不改变力的方向。二、动滑轮二、动滑轮物重物重G/N物体移物体移动方向动方向物体移动物体移动距离距离h/m拉力拉力F/N拉力拉力方向方向拉力移动拉力移动距离距离S/m1 1向上0.30.5向上0.6动滑轮的实质动滑轮的实质 动滑轮在使用
11、时，同样可以找出跟它相当的杠杆。动滑轮在使用时，同样可以找出跟它相当的杠杆。请认定一下，杠杆的支点是请认定一下，杠杆的支点是A还是还是O点？并指出拉力点？并指出拉力F与与物重物重G的关系。的关系。GFGFOAOGFL2 = RL1 = 2R杠杆的支点在杠杆的支点在O上上若不计摩擦和滑轮重，则有实验结论：动滑轮可以省一半力，实验结论：动滑轮可以省一半力，但费一倍距离，不能改变力的方向。但费一倍距离，不能改变力的方向。F FF F 结论：结论：n为承担物重的绳子段数。为承担物重的绳子段数。 讨讨 论论起点在定滑轮n为偶数，起点在动滑轮n为奇数2 用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，用滑轮按图甲、
12、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是分别是F1、F2、F3，则（，则（ ）。）。 A F1F2F3 B F2F3F1 C F2F1F3 D F3F1F2 D丙丙F3 练一练练一练乙乙F2甲甲F1F FF F 议一议议一议F=G/4F=G/5连线讨论：若每个滑轮重讨论：若每个滑轮重30 N，结果如何？，结果如何？G = ?h = ?F=100 Ns=10 mF=?s=?G=100 Nh=10 mF=100 Ns=?G = ?h=10 mFs= ?物体以物体以0.2 m/s的速度匀速上的速度匀速上升升10 s 的时间的时
13、间 练一练练一练思考题：思考题：在左图所示的滑轮组中，在左图所示的滑轮组中，(a)(a)若若动滑轮重动滑轮重G G/ /不计不计，拉力，拉力F F是多少是多少？(b)若若动滑轮重动滑轮重G不能忽略不能忽略，那么图，那么图中的拉力中的拉力F应等于多少？应等于多少？G/GF15FG15F(G+G/)分析：图中分析：图中吊吊起起动滑轮动滑轮的绳子跟数为的绳子跟数为5巩固练习：巩固练习：1 1：如下图：如下图(a)(a)所示，物体所示，物体B B重重100N100N，在力，在力F F作用下作用下匀速匀速上升时，上升时，F F应等于应等于N N。（不计摩擦）。（不计摩擦）图(a)F2: 如上图如上图(b
14、)所示，物体所示，物体A重为重为100N，挂重物的钩子挂重物的钩子承承受的拉力是受的拉力是N。人人匀速匀速拉绳子的力拉绳子的力是是N（动滑轮自重不计）（动滑轮自重不计）图(b)100100503:如图所示的四个如图所示的四个滑轮组滑轮组中，图可省中，图可省一半力一半力，图，图最最费力费力，图和图，图和图用力大小一样用力大小一样。(a)(b)(c)(d)( b )( c )(a)(d)G/Nh/mW直直/JF/Ns/mW机机/J20.10.21.20.20.24结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。推论：使用任何机械不省功。推论：使用任何机械不省功。 实实
15、验验概概 念念G/Nh/mW直直/JF/Ns/mW机机/J20.10.21.20.20.24额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响，额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响， 而不得不做的功（无用付出）。而不得不做的功（无用付出）。有用功：直接对物体所做的功（工作目有用功：直接对物体所做的功（工作目的）。的）。总功：利用机械所做的功（实际付出）。总功：利用机械所做的功（实际付出）。 在使用机械工作时，有用功在总功中所占在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。理学中表示为机械效率。一、机械效率：一、机械效
16、率：1定义：有用功跟总功的比值。定义：有用功跟总功的比值。2公式：公式：3用百分数表示。总小于用百分数表示。总小于1。有用功、额外功与总功：有用功、额外功与总功：额外功额外功:提升物体提升物体目目 的的:提提升升物物体体所所做的功做的功Gh有用功有用功:克克服服斜斜面面摩摩擦擦所做的功所做的功fs总总 功功:人人拉拉物物体体所所做做的功的功Fs总功总功有用功有用功额外功额外功 W总总W有用有用W额外额外1关于机械效率的说法中正确的是关于机械效率的说法中正确的是 （ ） A越省力的机械，效率越高越省力的机械，效率越高 B做有用功越多的机械，效率越高做有用功越多的机械，效率越高 C做相同的功，额外
17、功的值越小，效率越高做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D做功越快的机械，效率越高做功越快的机械，效率越高C 练一练练一练2如图，忽略绳重和摩擦，用拉力如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由的重物匀速上升，绳子自由端移动端移动1 m，动滑轮重力，动滑轮重力2 N，求：（求：（1）拉力）拉力F；（2）物体上升的距离；）物体上升的距离；（3）有用功，总功，机械效率。）有用功，总功，机械效率。 练一练练一练二、测滑轮组的机械效率：二、测滑轮组的机械效率：F 实验原理实验原理 实验器材实验器材 注意事项注意事项 弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线
18、、钩码。铁架台、滑轮、细线、钩码。竖直竖直向上，向上，缓慢缓慢拉动测力计。拉动测力计。G/N h/mF/Ns/mW有有/JW总总/J123F实验实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力。保持动滑轮重一定，改变钩码重力。结论：结论： 动滑轮重动滑轮重一定一定, ,物重物重越大越大，机械效率，机械效率越高越高。G/Nh/m F/N s/mW有有/JW总总/J122.2.条件：物重一定条件：物重一定实验实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。保持钩码重力一定，改变动滑轮重。结论：结论： 物重物重一定，动滑轮一定，动滑轮越重越重，机械效率，机械效率低低。FF影响滑轮组机械效率的因素1、滑轮组轮与轴的摩擦（减
19、小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）2 、所提升的物重（物重增加，机械效率也提高）3、动滑轮的重力几种情况滑轮的功率FF甲F乙Gh为物体上升的距离S为绳子自由端移动的距离fFFfFFF乙GF拉拉FF例例忽略动滑轮自重忽略动滑轮自重5如如图图所所示示，每每个个滑滑轮轮均均重重12 N，用用滑滑轮轮组组拉拉着着重重1 000 N的的物物体体A沿沿水水平平方方向向以以0.2 m/s的的速速度度匀匀速速向向左左移移动动，拉拉力力F的的功功率率为为32 W。（不不计计绳绳重重及及机械内部摩擦）求：机械内部摩擦）求：（1）拉力）拉力F的大小；的大小； （2）滑轮组的机械效率。）滑轮组的机械效率。 AF1图
20、图为测量滑轮组机械效率的实为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重验装置，钩码总重6 N。 （1）实验时要竖直向上）实验时要竖直向上_拉动弹簧测力计，由图可知拉力拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为大小为_N，若钩码上升的，若钩码上升的高高度度为为8cm,则则弹弹簧簧测测力力计计向向上上移移动动_cm,该该滑滑轮组的机械效率为轮组的机械效率为_。（2）若若仅仅增增加加钩钩码码的的个个数数，该该滑滑轮轮组组有有机机械械效效率率将将_（选选填填：“增增大大”、“减减小小”或或“不不变变”）缓慢缓慢2.42483.3%增大增大 练一练练一练3质质量量是是6 kg的的物物体体A放放在在水水平平桌桌面面上
21、上，利利用用下下图图装装置置使使物物体体以以0.2 m/s的的速速度度做做匀匀速速直直线线运运动动，弹弹簧簧测测力力计计始始终终保保持持水水平平，其其示示数数为为2 N，不不计计绳绳子子的的伸伸长和滑轮组内部的摩擦，则（长和滑轮组内部的摩擦，则（g取取10 N/kg）（1）作用在绳端的拉力）作用在绳端的拉力F为为N（2）水平桌面对物体）水平桌面对物体A的摩擦力是的摩擦力是N（3）在）在10 s内拉力作用点移动内拉力作用点移动mAF2642在在“测测滑滑轮轮组组机机械械效效率率”的的实实验验中中，用用同同一一滑滑轮轮组进行两次实验，实验数据如下表：组进行两次实验，实验数据如下表： 此此实实验验所所用用滑滑轮轮的的个个数数至至少少是是_个个，其其中中动动滑滑轮有轮有_个。个。第第一一次次实实验验测测得得滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率为为_，第第二二次次实实验验时时滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率_第第一一次次的的机机械效率（选填械效率（选填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”）次次数数钩码重重/N钩码上升高上升高度度/cm弹簧簧测力力计示数示数/N弹簧簧测力力计移移动距离距离/cm12100.8402551.5203262.5%大于大于
