2、功包含兩個(gè)必要因素:一是作用在物體上的力,二是物體沿力的方向移動(dòng)的距離。
3、功的計(jì)算:功等于力與物體在力方向上移動(dòng)的距離的乘積(功=力×力方向上的距離)。
4、功的計(jì)算公式:W=Fs
用F表示力,單位是牛頓(N),用s表示距離,單位是米(m),功的符號是W,單位是Nm,它有一個(gè)特殊的名字叫焦耳,符號焦耳為J,1J=1Nm。
5、垂直提升的物體克服重力做功或重力做功時(shí),計(jì)算公式可寫為W=Gh; 當(dāng)它克服摩擦力做功時(shí),計(jì)算公式可寫為W=fs。
6、工作原理; 當(dāng)使用機(jī)械時(shí),人所做的工作不會少于不使用機(jī)械(而是直接用手)所做的工作,也就是說,使用任何機(jī)械都不會節(jié)省工作。
6. 當(dāng)不考慮摩擦力和機(jī)器重量等因素時(shí),人使用機(jī)器所做的功(Fs)等于直接用手所做的功(Gh)。 這是一種理想的情況,也是最簡單的情況。
第二節(jié) 電源
1、功率的物理意義:表示物體做功的快慢。
2、功率的定義:單位時(shí)間內(nèi)所做的功。
3、計(jì)算公式:P=tW=Fv
其中W代表功,單位為焦耳(J); t代表時(shí)間,單位為秒(s); F代表拉力,單位為牛頓(s); v表示速度,單位為m/s; P代表功率,單位為瓦特,簡稱瓦特,符號為W。
4、功率單位為瓦(簡稱瓦,符號W)、千瓦(kW)斜面額外功的公式,1W=1J/s,1kW=103W。
1、能量的概念
如果一個(gè)物體可以對外做功,我們就說它有能量。 能量和功的單位是焦耳。 有能量的物體不一定在做功;有能量的物體不一定在做功。 做功的物體必須有能量。
2、動(dòng)能
1.定義:物體因運(yùn)動(dòng)而擁有的能量稱為動(dòng)能。
2、影響動(dòng)能大小的因素有:物體的質(zhì)量和物體的速度。 對于相同質(zhì)量的物體,其運(yùn)動(dòng)速度越大,其動(dòng)能越大; 對于以相同速度運(yùn)動(dòng)的物體,其質(zhì)量越大,其動(dòng)能越大。
3.所有運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。 靜止物體的動(dòng)能為零。 勻速運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量恒定的物體的動(dòng)能(無論勻速上升、勻速下落、勻速前進(jìn)、勻速后退,只要是勻速運(yùn)動(dòng)) ) 保持不變。 物體是否具有動(dòng)能的標(biāo)志是:它是否在運(yùn)動(dòng)。
2.勢能
1、勢能包括重力勢能和彈性勢能。
2、重力勢能:
(1)定義:物體由其高度決定的能量稱為重力勢能。
(2)影響重力勢能大小的因素有:物體的質(zhì)量和被舉起的高度。 對于相同質(zhì)量的物體,被提升得越高,其重力勢能就越大; 對于提升到相同高度的物體,其質(zhì)量越大,其重力勢能越大。
(3)一般認(rèn)為水平地面上物體的重力勢能為零。 處于上升位置、質(zhì)量恒定的物體(無論勻速上升、加速、減速,只要上升),其重力勢能都在增加,而處于恒定質(zhì)量位置的物體下落(無論是勻速上升、加速還是減速,只要?jiǎng)蛩傧侣洌蛘呒铀伲蛘邷p速減小,只要是減小的)重力勢能是減小的,而高度不變、質(zhì)量不變的物體的重力勢能保持不變。
3、彈性勢能:
(1)定義:物體因彈性變形而具有的能量稱為彈性勢能。
(2)影響彈性勢能大小的因素有:彈性變形的大小(對于同一彈性物體)。 (3)對于同一個(gè)彈簧或同一個(gè)橡皮筋(在一定的彈性范圍內(nèi)),變形越大,彈性勢能越大。 物體是否具有彈性勢能的標(biāo)志:是否發(fā)生彈性變形。
第四節(jié) 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
1、機(jī)械能:動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。 動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量,勢能是儲存的能量。 動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換。 如果僅動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化,總機(jī)械能不變,即機(jī)械能守恒。
2、動(dòng)能與重力勢能的換算規(guī)則:
① 一定質(zhì)量的物體加速下落斜面額外功的公式,動(dòng)能增大,重力勢能減小,重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;
② 一定質(zhì)量的物體減速上升,其動(dòng)能減少,重力勢能增加,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
3、動(dòng)能與彈性勢能的換算規(guī)則:
① 如果一個(gè)物體的動(dòng)能減小,而另一個(gè)物體的彈性勢能增大,則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;
②如果一個(gè)物體的動(dòng)能增大,而另一個(gè)物體的彈性勢能減小,則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
4、自然界中人類可利用的機(jī)械能包括水能和風(fēng)能。 大型水電站通過修建攔河壩提高水位,從而增加水的重力勢能,以便在發(fā)電時(shí)將更多的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
第12章簡單機(jī)器
第一節(jié) 杠桿
1、定義:如果一根硬桿在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),則稱為杠桿。
2. 五要素:一個(gè)點(diǎn)、兩個(gè)力、兩個(gè)力臂。 (①“一點(diǎn)”是支點(diǎn),杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),用“O”表示。②“兩力”是力和阻力,它們的作用點(diǎn)都在杠桿上。力是使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。杠桿轉(zhuǎn)動(dòng),一般用“F1”表示阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,一般用“F2”表示。 ③“兩個(gè)力臂”是動(dòng)力臂和阻力臂,動(dòng)力臂是距離支點(diǎn)到力作用線的距離,一般用“L1”表示,阻力臂是支點(diǎn)到阻力作用線的距離,一般用“L2”表示。)
3、杠桿的平衡(杠桿在力和阻力的作用下靜止或勻速旋轉(zhuǎn)稱為杠桿平衡)條件為:
功率×功率臂=阻力×阻力臂;
公式:F1L1=F2L2。
4、杠桿的運(yùn)用
(1)省力杠桿:L1>L2,F(xiàn)1<F2(省力省程,如:撬棍、閘刀、動(dòng)滑輪、軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花剪等。)
(2) 輕松操縱桿:L1
(3)等臂杠桿:L1=L2,F(xiàn)1=F2(不省力、省距離,但可以改變力的方向。等臂杠桿的具體應(yīng)用:天平。很多秤都用于稱量質(zhì)量,如桿秤)和案例秤,是根據(jù)杠桿原理制作的。)
第2節(jié) 滑輪
1、滑輪是一種變形的杠桿。
2、定滑輪:
①定義:中間有固定軸的滑輪。
②精髓:等臂杠桿。
③特點(diǎn):使用定滑輪不能省力,但可以改變動(dòng)力方向。
④對于理想的定滑輪(不包括輪與軸之間的摩擦)F=G。 繩索自由端移動(dòng)的距離SF(或速度vF)=重物移動(dòng)的距離SG(或速度vG)
3、動(dòng)滑輪:
①定義:承載重物移動(dòng)的滑輪。 (可以上下左右移動(dòng))
②本質(zhì):動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿。
③特點(diǎn):使用動(dòng)滑輪可以節(jié)省一半的力,但不能改變力的方向。
④理想的動(dòng)滑輪(不計(jì)算軸間摩擦力和動(dòng)滑輪重力)為:
只忽略輪軸之間的摩擦力,即拉力。 繩索自由端移動(dòng)的距離SF(或vF)=重物移動(dòng)距離SG(或vG)的2倍
4.滑輪組
①定義:定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組。
②特點(diǎn):使用滑輪組不僅可以節(jié)省勞動(dòng)力,而且可以改變動(dòng)力的方向。
③理想滑輪組(不包括軸間摩擦力和動(dòng)滑輪重力)的拉力。 只忽略輪軸之間的摩擦力,即拉力。 繩子自由端移動(dòng)的距離 SF(或 vF) = n 乘以重物移動(dòng)的距離 SG(或 vG)。
④ 滑輪組的組裝方法:首先根據(jù)公式求出繩索的股數(shù)。 然后按照“奇動(dòng)偶定”的原則。 根據(jù)課題的具體要求組裝滑輪。
第三節(jié) 機(jī)械效率
1、有用的工作: 定義:對人有用的工作。
公式:W 有用 = Gh(舉起重物) = W 總計(jì) - W 數(shù)量 = ηW 總計(jì)
坡度:W 有用=Gh
2. 額外工作: 定義:我們不需要但必須做的工作。
公式:W量=W總量-W有用=G動(dòng)h(動(dòng)滑輪與滑輪組忽略軸摩擦力)
傾斜度:W = fL
3.總功:定義:有用功加上額外功或功率所做的功
公式:W總量=W有用+W數(shù)量=FS=
斜面:W總計(jì)=fL+Gh=FL
4、機(jī)械效率: 定義:有用功與總功的比值。
5、有用功總是小于總功,因此機(jī)械效率總是小于1。通常用百分比表示。 滑輪的機(jī)械效率為60%意味著有用功占總功的60%。
6、提高機(jī)械效率的方法:減輕機(jī)器的重量,減少零件之間的摩擦。