第十二章 简单机械知识点

一、杠杆

 　　1定义： 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

 　　 说明： ①杠杆可直可曲，形状任意。

 　　       ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。

 　　2五要素──组成杠杆示意图。

 　　①支点：  杠杆绕着转动的点。用字母O表示。

 　　②动力：  使杠杆转动的力。用字母F1表示。

 　　③阻力：  阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。

 　　④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。

 　　⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。

 　　画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。

 　　3研究杠杆的平衡条件：

 　　杠杆平衡指：杠杆（  静止）或(匀速转动 )。

 　　实验前：应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在(水平位置)平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。

 　　结论： 杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。写成公式 为 F1L1=F2L2

 　　　4．分类：

 　　1．定滑轮  ：①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：等臂杠杆。

 　　③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

 　　④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）

 　　2．动滑轮：

①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）

 　　②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

 　　③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

 　　④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）

 　　3．滑轮组

 　　①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

 　　③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力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）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）。

 ④组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。

三、机械效率：１、有用功：对人们有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总         斜面：  W有用= Gh

2、 额外功：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）  斜面： W额=f L

  3、 总功：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η      

4、 机械效率：有用功跟总功的比值。

（1）公式：  

                         W有用=ηx W总  

W总= W有用／η

（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ，通常用 百分数 表示。

例如：某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。

（3）提高机械效率的方法减小机械自重、减小机件间的摩擦、增加重物的方法，所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率．但是缠绕方法和提升高度不能影响滑轮的机械效率。

5、机械效率的测 ① 原 理：     

       ②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需 刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A、动滑轮重力大小和个数多少：提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。

B、物体的重力大小：

用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。

C、摩擦：若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。 

      D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

（1）斜面  ①W有用=G·h    

②W额外=f·S

③W总=F·S=G·h＋fS         

 3、应用：斜面 

①理想斜面：斜面光滑（不计摩擦）   ②理想斜面遵从功的原理

③理想斜面公式：FL=Gh 

其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度

④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）

若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。

（2）杠杆  ①W有用=G物·h      

②W额外 

③W总=F·S

（3）定滑轮竖直方向提升重物（a）

①W有用=Gh

②W额外：摩擦及绳重  

如果忽略绳子自重和绳子和滑轮之间的摩擦力不计情况下机械效率为1

③W总=F·S=F·h          

（4）定滑轮水平方向拉动物体（b）

①W有用=f·S物         

     ②W额外：滑轮转动摩擦        

        ③W总=F·SF=F·S物   （5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组

①W有用=G物·h                   ②W额外

③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h    （n为连接动滑轮绳子段数）

（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组

①W有用=fS物           

②W额外：绳重及滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·nS物    （n为连接动滑轮绳子段数）

　　         斜 面：                 　定滑轮：

　　        动滑轮：     　滑轮组：

  ③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮 机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。

 功的原理：使用任何机械都不省功

1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。

2、说明：①功的原理对于任何机械都适用。

②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）机械效率为1