机械和功基本概念

第四章机械和功

4.1.1杠杆

一、知道

1、杠杆定义：在力的作用下能够绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。

2、杠杆的五要素：------组成杆杆的示意图

（1）支点o：杠杆绕着转动的固定点。

（2）动力F1：促使杠杆转动的力。

（3）阻力F2：阻碍刚刚转动的力。

（4）动力臂L1：从支点到动力作用线的距离。

（5）阻力臂L2：从支点到阻力作用线的距离。

二、会

1、会画力臂：画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。

⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）

⑷标力臂（大括号）。

2、会确定力的方向：动力和阻力的方向不一定相反，但是动力与阻力使杠杆转动效果相反

4.1.2杠杆的平衡条件

1、杠杆的平衡：在动力和阻力的作用下，如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动，那么杠杆就处于平衡状

态。

2、探究杠杆的平衡条件：

（1）实验器材：带有刻度的杠杆、铁架台（支架）、弹簧夹（线）、弹簧测力计、钩码

（2）实验前：调节杠杆使其在水平位置上保持平衡

（3）探究杠杆平衡条件的步骤:

1.把带有刻度杠杆的中点支到铁架台上

2.调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（目的：能直接在杠杆上读出力臂数值）。

3.杠杆两端挂钩码,改变钩码的个数和钩码在杠杆上的位置直到杠杆在水平的位置重新平衡

4。使用测力计时，它对杠杆施加的力必须竖直向上（保证与杠杆垂直）

5。实验过程中应多次改变力的大小和力臂的大小，使杠杆在水平位置平衡，记录动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小，把数据记录在表格中。

（.重复上述实验三次----目的得出普遍规律）

（4）实验结论：

杠杆的平衡的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂

Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２

上式的意义是：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

※解题指导：1、分析杠杆平衡条件问题：

必须要画出杠杆示意图，分析所受的力的大小和方向，找出

对应的力臂的大小，根据杠杆平衡条件解决问题。

2。解决杠杆平衡时动力最小问题：

当Ｆ２×Ｌ２一定时，必须使动力臂最大，动力才能最小。

（做法：在杠杆上找到一个与支点最远的点；动力过该点且与该点与支点的连线垂直）

4.1.3杠杆的应用

杠杆类型杠杆结构特点优缺点实例

省力杠杆动力臂大于阻力臂省力但费距离独轮车、切纸刀（铡刀），

瓶起子、羊角锤、钢丝钳、

动滑轮

费力杠杆阻力臂大于动力臂费力但省距离筷子，镊子，钓鱼竿、人的

前臂、理发剪子、起重臂

等臂杠杆动力臂、阻力臂相等既不省距离也不省力天平，定滑轮，摩天轮

4.1.4 滑轮

一、滑轮：

1、定义：滑轮是周边有槽、能绕着轴转动的小轮。

2、实质：滑轮实质上是能连续转动的变形杠杆。

3、分类：滑轮根据工作情况可以分为定滑轮和动滑轮两种。

二、定滑轮：

1、定义：工作时，轴固定不动，不随物体移动的滑轮叫定滑轮

2、实质：是个等臂的杠杆

3、原理图：如图1

4、使用特点（好处）：使用定滑轮不省力，但能改变用力的方向

5、对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。

绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG）

三、动滑轮：

1、定义：工作时，轴随物体一起移动的滑轮叫动滑轮

2、实质：是个省力的杠杆

3、原理图：如图2

4、使用特点（好处）：提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍，动力是阻力的一半。

但是使用动滑轮不能改变用力方向。

5、理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= G

只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F= （G物+G动）

绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）

4.2.1机械功

1、功的定义：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了的距离，物理学上称这个力对物体做了机

械功，简称做了功。

2、做功的两个必要因素：(一)作用在物体上的力；

（二）物体在力的方向上移动的距离。

3、功的计算：力对物体所做的功W等于作用力F与物体在力的方向上移动的距离S的乘积

公式：W=F.S 1焦=1牛×米

4、功的单位：焦耳—简称焦

5、体会1焦的大小：两个鸡蛋（1牛的力）举高一米，举力做的功大约1焦

6、不做功的三种情况

（1）有力、没有距离（举不动）（推物体没推动）

（2）没有力、有距离（惯性）（某同学踢足球，球离开脚后继续飞行十米的距离，这个过程人没做功）（3）有力有距离--===有力、有距离但是力与距离互相垂直。

（提着水桶水平走100米，这个过程提水桶的力和重力做功都为0）

4.2.2机械功率

1、比较做工快慢的方法：

（1）做功时间相同，比较做功的多少。做功多的做功快

（2）做相等的功，比较做功所用时间的长短，时间短的做功快

（3）当功与时间都不等时，比较功与所用时间的比值，比值大的做功快

2、功率的意义：表示物体做功快慢的物理量。物体的功率越大，表明它做功就越快。物体的功率越小，

表明它做功就越慢。

3、功率的概念：单位时间里做的功叫做功率。

4、公式：

W=Pt

5、 在国际单位制中，功----W 。功的单位是焦，

时间----t 。时间的单位是秒，

功率-----P 。功率的单位是焦/秒，简称瓦(W) 千瓦=1000瓦 兆瓦=106瓦

6、上海桑塔纳小轿车的功率是66千瓦的物理意义： 一秒物体所做的功是66000焦

7、关于功与功率：

1.做功多的物体功率不一定大.

2.功率小的物体做功不一定少.

3.功率小的物体做功一定慢.

4.做功快的物体功率一定大. 4.3

机械能

1、能的定义：

一个物体能对其它物体做功，这个物体具有能量。简称能。 2、机械能：动能和势能统称为机械能。 3:势能：重力势能与弹性势能称为势能

种类：重力势能和弹力势能。

（1） 重力势能：

定义：物体处于某一高度时所具有的能量叫重力势能

决定重力势能大小的因素：物体的质量越大，所处的位置越高，它所具有的重力势能就越大 （2） 弹性势能：

定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。

决定弹性势能大小的因素：物体的弹性形变越大，物体的弹性势能越大。 4．动能：

定义：物体由于运动而且有的能量叫做功能，

决定动能大小的因素：物体的质量越大，速度越大，具有的动能就越大。 5．机械能的单位：焦耳

6．能量之间可以相互转化：

能量之间的相互转换（或转移）常常是通过做功的过程来实现。

在转化过程中所做的功越多，一种形式的能量转化为另一种形式的能量就越多。能量转化的多少可以用做功来量度。

t W

P =Fv