12.简单机械说课材料

12.简单机械

简单机械知识结构

杠杆的概念

杠杆的七要素：三点、二力、两臂

杠杆杠杆的图示

杠杆的平衡条件省力杠杆

杠杆的分类及作用费力杠杆

等臂杠杆

什么是定滑轮

定滑轮特点

作用

杠杆类什么是动滑轮

滑轮动滑轮特点

作用

简单机械什么是滑轮组

滑轮组特点

作用

轮轴

斜面

斜面类

螺旋

水压机

液压类

油压机

知识要点：

知到杠杆；

理解力臂的概念；

理解杠杆的平衡条件；

会画力臂；

能运用杠杆平衡条件解决有关问题；

理解定滑轮及其作用；

理解动滑轮及其作用；

理解滑轮组及其作用。

重点、难点：

杠杆及其要素：

杠杆：一根硬棒，在力的作用下能够绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

支点：杠杆绕着转动的固定点。

动力作用点：动力作用在杠杆上的点。

阴力作用点：阻力作有知杠杆上的点。

动力：作用在杠杆上能使杠杆转动的力。

阻力：作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力。

动力臂：从支点到动力作用线的距离。

阻力臂：从支点到阴力作用线的距离。

画力臂：

①明确概念：

a：力的作用线：通地力的作用点沿力的方向所画的直线。

b：力臂：从支点到力的作用线的垂直距离。是“点与线”的距离，而不是“点与点”的距离。不能将支点到力的作用点的距离当做支点到力的作用线的距离。

②弄清画力臂的意义：

杠杆能否平衡，不仅与动力、阻力的大小有关，而且与动力臂、阻力臂的大小也有关系。所以正确理解力臂的概念，并画出力臂是解决杠杆问题的关键。

③掌握画力臂的步骤：

a：确定支点的所在位置

b：将力的作用线用虚线延长，得到动力的作用线和阻力的作用线。

c：从支点Ｏ向力的作用线做垂线，画出垂足。则支点到垂足的距离就是力臂。

d：力臂用虚线表示，支点到垂足用大括号勾出，并用字母Ｌ

１、Ｌ２分别表示动力臂和阻力臂。杠杆的种类及其应用：

省力杠杆：如撬石头用的木棍，示意图为图１（甲），铡草用的铡刀，示意图为图１

（乙），其动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力，即Ｌ动>Ｌ阻，Ｆ动<Ｆ动，即用较小的动力可以克服较大的阻力，但动力作用点要多移动距离，简言之，就是省力费距离。常见

的省力杠杆还有起钉子用的羊角锤、起瓶盖用的起子、道钉撬、钳子、剪铁皮用的剪刀等

等。

杆还有铲土用

费力杠杆：如钓鱼用的鱼杆，示意图为图２（甲），理发用的剪刀，示意图

为图２（乙），其动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力，即Ｌ动<Ｌ阻，Ｆ动>Ｆ阻。特点是要

用较大的动力去克服较小的阻力，但可以通过使动力作用点移动较小的距离来实现阻力作用点移动较大距离的目的。简言之就是费力省距离，常见的费力杠的铁锨、镊子、缝纫机踏板、

工程车上的升降臂等等。

等臂杠杆：如托盘天平、物理天平，示意图为图３。其动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力，即Ｌ动

=Ｌ

阻，Ｆ动=Ｆ阻。其特点是既不省力也不费力，既不省距离也不费距离。

滑轮及其作用：

定滑轮：使用时，滑轮的轴固定不动，这样的滑轮叫定滑轮。

定滑轮实质是一个等臂杠杆：轴是支点，动力臂与阻力臂等长，均等于滑

轮半径，所以动力等于阻力。使用定滑轮可以改变力的方向，但不省力也

不省距离。

动滑轮：使用时，滑轮和重物一起移动（滑轮的轴当然要随着移动），这样的滑轮叫动滑轮。 动滑轮实质是个动力臂（Ｌ１）为阻力臂（Ｌ２）二倍的杠杆：每个瞬间悬绳与滑轮的 接 角点就是此时的支点：动力臂为此点到动力作用线的距离，其大小等于滑轮的直径；阻 力臂为此点到通过轴的阻力作用线的距离，其大小等于滑轮的半径，由杠杆平衡条件可 知，动务是阻力的一半。

使用动滑轮能省一半力，但费距离（滑轮和重物移动几距离，作用在绳端的力的作用点 要移动２ｈ的距离），而且使用动滑轮不能改变力的方向。

轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。

在滑轮组中，承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳子，这包括拴在动滑轮框架钩上的和 最后从动滑轮引出的拴绳（但不包括最后是从定滑轮引出的抬绳）。重物和动滑轮的总重

由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一，即Ｆ动＝)(1动滑轮物G G n

。 可见，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离（如果是ｎ段绳子承 担物重，则物体和动滑轮移动了ｈ距离的话，那么，绳端就要移动ｎｈ的距离）。

常见简单机械的介绍：

轮轴：由轮和轴组成的简单机械叫轮轴。轮的半径大于轴的半径，轮和轴连接在一起，工作时， 轮和轴都绕一个共同的轴线移动，轮的转动能带动轴的转动，同样，轴的转动也能带动轮 的转动，并且转达速相同。

轮轴的实质就是一个杠杆，只不过它可以边续转达动，支点就是轮轴的中心。如图４所示， 如果作有在轮上的Ｆ１是动力，作用在轴上的Ｆ２是阻力，则ＯＡ就是动力臂，ＯＢ就是 阻力臂。由杠杆平衡条件，Ｆ１·Ｒ＝Ｆ２·ｒ。由于Ｒ>ｒ，所以Ｆ１<Ｆ２，可见，动力

如果作用在轮上则省力；反之，动力如果作用在轴上则费力。

轮轴的应用很多，如汽车方向盘、辘轳、纺车、自行车的车把、轮子、铰盘等等。

斜面：

斜面也是一种简单机械，如图５所示，斜面高为ｈ，长为ｌ，要把重国Ｇ的物体从斜底端匀速推至顶端，沿斜面方向所施加的外力为Ｆ，（注：我人这里所研究的斜面是个理想斜面，不考虑物体与斜面间的摩擦）。

根据功的原理（下一章将加以讲述），在理想情况下：

Gh l F =• 或 l

h G F = ∵l h < ∴G F <

可见：使用斜面可以省力，且

l

h 的比值越小越省力，即斜面倾 角θ越小，越省力，但同时也就越费距离。

斜面的应用很多，如修坡路、引桥、盘山公路等等。而螺旋又是斜面的一种变形，即绕在圆柱体上的斜面，利用螺旋也可以省力，如螺旋千顶就是应用之一。