升國旗的時侯,旗手漸漸地拽著細繩,國旗緩緩上升,這是哪些原理可以讓旗手站在地上就可以讓國旗升上去?
古希臘金字塔究竟是如何建成的?一塊板磚又大又重,還要抬到這么高的地方,究竟是哪些機械能夠實現?
這節課張老師就來給中學生們講講滑車架和機械效率的知識,這樣我們就可以具體了解里面的問題了。
首先介紹一下定滑輪,顧名思義,定滑輪是位置固定不動的滑輪。它相當于上節課我們所講的等臂杠桿,由于是等臂杠桿,所以它既不能省力又不能省距離,但可以改變力的方向。
定滑輪圓心可以看成支點,圓心到兩條線的距離可以看成直徑,由于直徑是相等,所以定滑輪是等臂杠桿。
所以,把定滑輪安裝在旗桿頂端,旗手就可以在地面中將國旗升起,這就是改變方向的用處。
之后介紹一下動滑輪,動滑輪就是位置變動的滑輪。它可以看成一個省力杠桿,省力并且費距離,但是還不能改變力的方向。
動滑輪和一端固定的線接觸點可以看成是支點,支點到圓心的距離是阻力臂,另一條線到支點的距離是動力臂,由于動力臂是阻力臂的二倍,所以動滑輪可以省一半力。
然而朋友們要記住的是,我們使用機械可以省力,也可以省距離,而且不可能既省力又省距離,也就是不可能省功。
使用任何機械都不省功,這就是功的原理。
并且我們可以把定滑輪和動滑輪組裝上去成為滑車架,滑車架既可以省力,又可以改變力的方向。
在這兒我先給你們介紹一下有用功、額外功和總功的概念。
例如說古時把繩栓木盆上之后放在井里去打水,在拎上來的過程中,對水做的功是有用功動滑輪的機械效率計算公式,對桶做的功就是額外功,而人做的功就是總功。
可見,總功=有用功+額外功,但是我們把有用功和總功的比值稱作該機械的機械效率。
這個機械效率是評判一個機械性能的指標,它和功率一點關系都沒有。
假如想提高機械效率,這么可以降低有用功,也可以降低額外功。
這塊也有一個“探究滑車架機械效率”的實驗,通常會給一個表格,求出鉤碼的重力和彈簧測力計的拉力,之后用刻度尺求出鉤碼上升的距離和彈簧測力計聯通的距離,之后估算出有用功和總功,最后求出機械效率。
實驗中不能只檢測一組數據,應當降低鉤碼,再檢測三組數據,這樣才可以探究出機械效率和有用功的關系。
也可以換用不同重量的動滑輪之后掛上相同質量的鉤碼動滑輪的機械效率計算公式,這樣可以探究機械效率和額外功的關系。
通常情況下,只要是有用功和額外功確定了,這么機械效率就確定了,和滑車架繩子的段數是沒有關系的。
滑車架繩子的段數如何確定呢?就看動滑輪下端接觸了幾根繩子,這么滑車架繩子的段數就是幾根。
滑車架這塊有三個基本公式,朋友們一定要記牢。
第一個,受力剖析公式。對動滑輪受力剖析就可得到,不同滑車架不一樣,所以俺們不用死記硬背固定的公式,只要會受力剖析方式即可。
第二個,距離公式?;嚰茏杂啥耍ɡK子那段)聯通的距離是物體上升距離的n倍,其中n為繩子段數。
第三個,速率公式。滑車架自由端聯通的速率是物體上升距離的n倍,其中n為繩子段數。
這塊是高考估算題常常愛考的一個點,所以朋友們一定要把滑車架的估算公式運用靈活。
如今我們就可以解釋金字塔是如何搭建起來的誘因了,由于古希臘人使用了杠桿和滑輪這種機械,所以她們可以輕松地把又大又重的磚抬到高處。