《簡單機械》復習要點

　　一、杠桿

　　1、 定義：在力的作用下繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。

　　說明：①杠桿可直可曲，形狀任意。

　　②有些情況下，可將杠桿實際轉一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。

　　2、 五要素——組成杠桿示意圖。

　　①支點：杠桿繞著轉動的點。用字母O 表示。

　　②動力：使杠桿轉動的力。用字母 F1 表示。

　　③阻力：阻礙杠桿轉動的力。用字母 F2 表示。

　　說明 動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。

　　動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉動的方向相反

　　③ 動力臂：從支點到動力作用線的距離。用字母l1表示。

　　④

　　⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。用字母l2表示。

　　畫力臂方法：一找支點、二畫線、三連距離、四標簽

　　⑴ 找支點O;⑵ 畫力的作用線(虛線);⑶ 畫力臂(虛線，過支點垂直力的作用線作垂線);⑷ 標力臂(大括號)。

　　3、 研究杠桿的平衡條件：

　　① 杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉動。

　　② 實驗前：應調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是：可以方便的從杠桿上量出力臂。

　　③ 結論：杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是：

　　動力×動力臂=阻力×阻力臂。寫成公式F1l1=F2l2 也可寫成：F1 / F2=l2 / l1

　　解題指導：分析解決有關杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖;弄清受力與方向和力臂大小;然后根據具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關問題。(如：杠桿轉動時施加的動力如何變化，沿什么方向施力最小等。)

　　解決杠桿平衡時動力最小問題：此類問題中阻力×阻力臂為一定值，要使動力最小，必須使動力臂最大，要使動力臂最大需要做到①在杠桿上找一點，使這點到支點的距離最遠;②動力方向應該是過該點且和該連線垂直的方向。

　　4、應用：

　　名稱 結 構

　　特 征 特 點 應用舉例

　　省力

　　杠桿 動力臂

　　大于

　　阻力臂 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

　　杠桿 動力臂

　　小于

　　阻力臂 費力、

　　省距離 縫紉機踏板、起重臂

　　人的前臂、理發剪刀、釣魚桿

　　等臂

　　杠桿 動力臂等于阻力臂 不省力

　　不費力 天平，定滑輪

　　說明：應根據實際來選擇杠桿，當需要較大的力才能解決問題時，應選擇省力杠桿，當為了使用方便，省距離時，應選費力杠桿。

　　二、滑輪

　　1、 定滑輪：

　　①定義：中間的軸固定不動的滑輪。

　　②實質：定滑輪的實質是：等臂杠桿

　　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

　　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)

　　2、 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：動滑輪的實質是：動力臂為阻力臂2倍

　　的省力杠桿。

　　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：F= 1 2G只忽略輪軸間的摩擦則 拉力F= 1 2(G物+G動)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)

　　3、 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= 1 n G 。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F= 1 n (G物+G動) 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n=(G物+G動) / F求出繩子的股數。然后根據“奇動偶定”的原則。結合題目的具體要求組裝滑輪。

　　三、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：并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=f L

　　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/η

　　斜面：W總= fL+Gh=FL

　　4、機械效率：① 定義：有用功跟總功的比值。

　　② 公式：

　　斜 面：

　　定滑輪：

　　動滑輪：

　　滑輪組

　　③ 有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 。通常用 百分數 表示。某滑輪機械效率為60%表 示有用功占總功的60% 。

　　④提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。

　　5、機械效率的測量：

　　① 原 理：

　　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：

　　A動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多。

　　B提升重物越重，做的有用功相對就多。

　　C 摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。

　　繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。

　　四、功的原理：

　　1、內容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功;即：使用任何機械都不省功。

　　2、說明： (請注意理想情況功的原理可以如何表述?)

　　①功的原理是一個普遍的結論，對于任何機械都適用。

　　②功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械是沒有的。

　　③使用機械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。

　　④我們做題遇到的多是理想機械(忽略摩擦和機械本身的重力)理想機械：使用機械時，人們所做的功(FS)= 直接用手對重物所做的功(Gh)

　　3、應用：斜面

　　①理想斜面：斜面光滑

　　②理想斜面遵從功的原理;

　　③理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力;L：斜面長;G：物重;h：斜面高度。

　　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 。

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