1. 杠桿
1、定義:在力的作用下繞固定點轉(zhuǎn)動的硬桿稱為杠桿。
①杠桿可以是直的,也可以是彎的,形狀任意。
②在某些情況下,可以實際轉(zhuǎn)動杠桿來幫助確定支點。 如:魚竿、鏟子。
2. 五要素
① 支點:杠桿轉(zhuǎn)動的點。 用字母O表示。
②動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力。 用字母F1表示。 ③阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。 用字母F2表示。
(說明:力和阻力都是作用在杠桿上的力,所以作用點在杠桿上。
力和阻力的方向不一定相反,但它們使杠桿旋轉(zhuǎn)方向相反) ④動力臂:支點到力作用線的距離。 用字母l1表示。 ⑤阻力臂:支點到阻力作用線的距離。 用字母l2表示。
3、畫杠桿臂的方法:一是找支點,二是畫線,三是距離,四是標注。
⑴找到支點O; ⑵延長力的作用線(虛線); ⑶畫出力臂(實線雙箭頭,并通過支點畫一條垂直于力作用線的垂線); ⑷ 標記力臂,研究杠桿的平衡條件:
杠桿平衡是指:杠桿水平靜止或勻速旋轉(zhuǎn)。
實驗前:應(yīng)調(diào)整杠桿兩端的螺母,使杠桿在水平位置保持平衡。這樣做的目的
最好的是:可以通過杠桿輕松測量力臂。
結(jié)論:杠桿(或杠桿原理)的均衡條件是:
功率×功率臂=阻力×阻力臂。 公式F1l1=F2l2也可寫為:F1/F2=l2/l1
解題指導(dǎo):分析解決杠桿平衡條件相關(guān)問題斜面省力省功嗎,必須畫出杠桿示意圖; 明確力和方向以及力臂的大??; 然后具體情況分析,確定如何利用平衡條件解決相關(guān)問題。 (例如:杠桿轉(zhuǎn)動時所施加的力如何變化,向哪個方向施加的力最小等)
解決平衡杠桿時的最小力量問題:在這類問題中,阻力×阻力臂是某個值。 為了最小化功率,必須最大化功率臂。 要使力臂最大化斜面省力省功嗎,①在杠桿上找一點,使這個支點距離最遠; ②力的方向應(yīng)為通過該點并垂直于連線的方向。
2.滑輪
1、定滑輪:
①定義:中間有固定軸的滑輪。
②本質(zhì):定滑輪的本質(zhì)是: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(不包括軸間摩擦)F=G
繩索自由端移動的距離SF(或速度vF)=重物的移動量
距離SG(或速度vG)
2、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(zhì):動滑輪的本質(zhì)是:動力臂是一個省力的杠桿,是阻力臂的兩倍。
③特點:使用動滑輪可以節(jié)省一半的力,但不能改變力的方向。
a) 理想的動滑輪(不包括軸間摩擦力和動滑輪重力)為:
b) F=G/2 僅忽略輪軸間的摩擦力,拉力F=(G物體+G運動)/2;
c) 繩索自由端移動的距離是重物移動距離的兩倍S(或vF)= 2h(或vG)
3.滑輪組
①定義:定滑輪和動滑輪組合成滑輪組。
②特點:使用滑輪不僅可以節(jié)省勞動力,而且可以改變動力的方向。
③理想滑輪單元(不計算軸間摩擦力和動滑輪重力)的拉力為F=G/n。 僅忽略輪軸之間的摩擦力,拉力 F =(G 物體 + G 運動)/n 繩索自由端移動的距離是重物移動距離的 n 倍,SF(或 vF)= nhG(或vG)
④ 滑輪組的組裝方法:首先根據(jù)公式n=(G物體+G運動)/F求出繩索的股數(shù)。 然后按照“奇動偶定”的原則。 根據(jù)課題的具體要求組裝滑輪。
3、鑼:
1、力學(xué)中所說的功包括兩個必要因素:一是作用在物體上的力;二是作用在物體上的力。 另一個是物體沿力的方向移動的距離。
2、不做功有三種情況:力無距離、力無距離、力與距離垂直。
3. 力學(xué)規(guī)定,功等于力與物體沿力方向移動的距離的乘積。
公式:W=FS
4、功單位:焦耳,1J=1N·m。 例如:將雞蛋舉起1m高,所做的功約為0.5J。
5、作用功公式注意事項:①區(qū)分是哪個力對物體做功,計算時F就是這個力; ②公式中的S必須是力方向上經(jīng)過的距離,強調(diào)對應(yīng)。 ③功的單位是“焦耳”(N·m=焦)。 不要與力和力臂乘積的單位(N·M,不能寫成“焦”)混淆。
4、電源:
1.定義:單位時間內(nèi)完成的工作
2、物理意義:表示做功速度的物理量。
3、公式:P=W/t
4、單位:主單位W,常用單位kW
5、功的原理:
1、內(nèi)容:使用機械時,人所做的工作不會少于手工直接完成的工作; 那是:
使用任何機械都是毫不費力的。
2. 說明:(請注意理想工作原理如何表達?)
①工作原理是一個普遍結(jié)論,適用于任何機器。
②工作原理告訴我們:用機械省力,就必須拉遠距離; 為了節(jié)省距離,必須付出努力。 沒有一種機器既省力又省距離。
③雖然使用機械不能省力,但人類還是用它,因為使用機械可以省力、節(jié)省距離、改變力的方向,給人類的工作帶來很多方便。
④我們遇到的大多數(shù)問題都是理想機器(忽略摩擦力和機器本身的重力)。 理想機器:使用機器時,人所做的功(FS)=用手直接對重物所做的功(Gh)
6、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(shù)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(動滑輪和滑輪組忽略軸摩擦)斜面:W量=fL
3.總功:定義:有用功加上額外功或功率所做的功
公式:W 總計 = W 有用 + W 量 = FS = W 有用 / eta 斜率:W 總計 = fL + Gh = FL
4、機械效率:
①定義:有用功與總功的比值。
②有用功總是小于總功,因此機械效率總是小于1。
③提高機械效率的方法:減輕機械重量,減少零件間的摩擦。
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