2、功包含兩個必要因素:一是作用在物體上的力,二是物體沿力的方向移動的距離。
3、功的計算:功等于力與物體在力方向上移動的距離的乘積(功=力×力方向上的距離)。
4、功的計算公式: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,計算公式可寫為W=Gh; 當它克服摩擦力做功時,計算公式可寫為W=fs。
6、工作原理; 當使用機械時,人所做的工作不會少于不使用機械(而是直接用手)所做的工作,也就是說,使用任何機械都不會節省工作。
6. 當不考慮摩擦力和機器重量等因素時,人使用機器所做的功(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 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:單位時間內所做的功。
3、計算公式:P=tW=Fv
其中W代表功,單位為焦耳(J); t代表時間,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、動能
1.定義:物體因運動而擁有的能量稱為動能。
2、影響動能大小的因素有:物體的質量和物體的速度。 對于相同質量的物體,其運動速度越大,其動能越大; 對于以相同速度運動的物體,其質量越大,其動能越大。
3.所有運動的物體都具有動能。 靜止物體的動能為零。 勻速運動、質量恒定的物體的動能(無論勻速上升、勻速下落、勻速前進、勻速后退,只要是勻速運動) ) 保持不變。 物體是否具有動能的標志是:它是否在運動。
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:物體的質量和被舉起的高度。 對于相同質量的物體,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,其質量越大,其重力勢能越大。
(3)一般認為水平地面上物體的重力勢能為零。 處于上升位置、質量恒定的物體(無論勻速上升、加速、減速,只要上升),其重力勢能都在增加,而處于恒定質量位置的物體下落(無論是勻速上升、加速還是減速,只要勻速下落,或者加速),或者減速減小,只要是減小的)重力勢能是減小的,而高度不變、質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)對于同一個彈簧或同一個橡皮筋(在一定的彈性范圍內),變形越大,彈性勢能越大。 物體是否具有彈性勢能的標志:是否發生彈性變形。
第四節 機械能及其轉化
1、機械能:動能和勢能統稱為機械能。 動能是物體運動時所具有的能量,勢能是儲存的能量。 動能和勢能可以相互轉換。 如果僅動能和勢能相互轉化,總機械能不變,即機械能守恒。
2、動能與重力勢能的換算規則:
① 一定質量的物體加速下落斜面額外功的公式,動能增大,重力勢能減小,重力勢能轉化為動能;
② 一定質量的物體減速上升,其動能減少,重力勢能增加,動能轉化為重力勢能。
3、動能與彈性勢能的換算規則:
① 如果一個物體的動能減小,而另一個物體的彈性勢能增大,則動能轉化為彈性勢能;
②如果一個物體的動能增大,而另一個物體的彈性勢能減小,則彈性勢能轉化為動能。
4、自然界中人類可利用的機械能包括水能和風能。 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,以便在發電時將更多的機械能轉化為電能。
第12章簡單機器
第一節 杠桿
1、定義:如果一根硬桿在力的作用下能繞固定點轉動,則稱為杠桿。
2. 五要素:一個點、兩個力、兩個力臂。 (①“一點”是支點,杠桿轉動的點,用“O”表示。②“兩力”是力和阻力,它們的作用點都在杠桿上。力是使杠桿轉動的力。杠桿轉動,一般用“F1”表示阻力是阻礙杠桿轉動的力,一般用“F2”表示。 ③“兩個力臂”是動力臂和阻力臂,動力臂是距離支點到力作用線的距離,一般用“L1”表示,阻力臂是支點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、杠桿的運用
(1)省力杠桿:L1>L2,F1<F2(省力省程,如:撬棍、閘刀、動滑輪、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,F1=F2(不省力、省距離,但可以改變力的方向。等臂杠桿的具體應用:天平。很多秤都用于稱量質量,如桿秤)和案例秤,是根據杠桿原理制作的。)
第2節 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:使用定滑輪不能省力,但可以改變動力方向。
④對于理想的定滑輪(不包括輪與軸之間的摩擦)F=G。 繩索自由端移動的距離SF(或速度vF)=重物移動的距離SG(或速度vG)
3、動滑輪:
①定義:承載重物移動的滑輪。 (可以上下左右移動)
②本質:動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿。
③特點:使用動滑輪可以節省一半的力,但不能改變力的方向。
④理想的動滑輪(不計算軸間摩擦力和動滑輪重力)為:
只忽略輪軸之間的摩擦力,即拉力。 繩索自由端移動的距離SF(或vF)=重物移動距離SG(或vG)的2倍
4.滑輪組
①定義:定滑輪和動滑輪組合成滑輪組。
②特點:使用滑輪組不僅可以節省勞動力,而且可以改變動力的方向。
③理想滑輪組(不包括軸間摩擦力和動滑輪重力)的拉力。 只忽略輪軸之間的摩擦力,即拉力。 繩子自由端移動的距離 SF(或 vF) = n 乘以重物移動的距離 SG(或 vG)。
④ 滑輪組的組裝方法:首先根據公式求出繩索的股數。 然后按照“奇動偶定”的原則。 根據課題的具體要求組裝滑輪。
第三節 機械效率
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 - W 數量 = ηW 總計
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h(動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數量=FS=
斜面:W總計=fL+Gh=FL
4、機械效率: 定義:有用功與總功的比值。
5、有用功總是小于總功,因此機械效率總是小于1。通常用百分比表示。 滑輪的機械效率為60%意味著有用功占總功的60%。
6、提高機械效率的方法:減輕機器的重量,減少零件之間的摩擦。