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第十一章简单机械
杠杆
杠杆
定义：在力的作用下，能够绕固定点转动的硬棒。
说明：A.杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的。
B. 在力的作用下，不可以弯曲或伸缩；可以转动，但不一定正在转动
生活中常见杠杆：开瓶器、扳手、剪刀、核桃钳、天平、镊子等。
杠杆的五要素
支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。(在杠杆上)
动力（F1）：使杠杆转动的力。（施力物体是与杠杆作用的其他物体；作用点在杠杆上）
阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力。（施力物体是与杠杆作用的其他物体；作用点在杠杆上）动力臂（L1）：从支点到动力作用线的距离。
阻力臂（L2）：从支点到阻力作用线的距离。
杠杆示意图：在图上将杠杆五要素表示出来。
说明：画力臂的要求：
首先确定杠杆的支点
确定力的作用线，根据情况将力的作用线用虚线延长。
用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，指明哪个线段是力臂，并用字母L1、L2表示。
杠杆平衡条件
杠杆平衡状态:杠杆静止不动或匀速转动。
探究杠杆平衡条件：
器材：钩码、杠杆、支架、刻度尺
步骤:a.调节杠杆两端的平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡.(方法：哪边偏高向哪边调)说明：杠杆在在水平位置平衡的目的：排除杠杆自重对实验结果的影响
b.在支点左侧任意位置挂2个钩码，在支点右侧挂3个钩码，调节钩码位置直至杠杆在水平位置平衡，测量并记录L1、L2、F1、F2
说明：杠杆在在水平位置平衡的目的：便于测量力臂
c.改变钩码个数和位置，重复b实验两次以上
d．分析数据，得出结论
多次实验的目的：排除偶然性，得到可靠结论
得出结论的方法：归纳法
实验结论即杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
数学表达式：F1×L1= F2×L2
说明：杆秤可以是等臂杠杆也可以是不等臂杠杆。
利用杠杆平衡条件解决问题时的方法：
确定支点，作出杠杆示意图
根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解
滑轮
滑轮：一个周边有凹槽并可以绕轴转动的轮子，通常分为定滑轮和动滑轮两种。
说明：（1）所有实例都是以用滑轮提升重物为例
（2）阻力只计重物重，不计绳重、摩擦、滑轮重
（3）被提升物体处于匀速直线上升状态，即平衡状态
（4）F—绳子自由端所受拉力 s—绳子自由端移动的距离ｖ—绳子自由端移动的速度G—物体自重 h—重物提升的高度ｖ物—重物提升的速度
（5）同一根绳子上拉力处处相等
定滑轮：使用过程中，轴固定的滑轮
F=G
s=h ｖ＝ｖ物
实质：等臂杠杆
特点：不省力但可以改变力的方向
动滑轮：使用过程中，轴和重物一起移动的滑轮
F=1/2G
S=2h ｖ＝２ｖ物
实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆
特点：省力但不能改变力的方向
滑轮组：将动滑轮和定滑轮组合在一起
F=１/ｎG
s=ｎh ｖ＝ｎｖ物
特点：既可以省力又可以改变力的方向
说明：ｎ是吊着动滑轮和重物绳子的段数
判断ｎ的方法：首先分清定滑轮动滑轮，再数吊着动滑轮和重物绳子的段数
组装滑轮组的方法：先确定绳子固定端（奇动偶定），穿绕绳子时从固定端出发，由里向外逐个绕过滑轮，每个滑轮上只能穿绕一次绳子，不能交叉重复，最后检查是否通顺
若计动滑轮重，不计绳重和摩擦
则：F=１/ｎ（G动＋Ｇ）；s=ｎh；ｖ＝ｎｖ物
（８）若滑轮组沿水平方向拉动重物，不计滑轮重，不计绳重和摩擦
则：F=１/ｎｆ;s=ｎｓ物;ｖ＝ｎｖ物
说明：ｆ表示重物在水平方向受到的阻力
５.轮轴
（１）由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械。例：汽车方向盘，自行车的飞轮和后轮
（２）实质：相当于一个杠杆
轮和轴的中心Ｏ是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径是杠杆动力臂L1，轴半径是杠杆阻力臂L2
（３）特点：省力但费距离
（１）斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难
（２）特点：：省力但费距离
待续
功
功的概念
定义：物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功。
做功的两个必要因素
作用在物体上的力；②物体沿力的方向通过的距离
说明：①判断一个力是否做功，必须同时满足两个必要因素，缺一不可。
在下列三种情况下，力对物体没有做功
甲：物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有力做功
乙：物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功
丙：物体受到力的作用，同时也移动了一段距离，但在力的方向没有通过距离，这个力也没有做功
２.功的计算
（１）计算公式：W=Fs
Ｗ：功；F：力；s：距离
（２）国际单位：焦耳，简称焦，符号Ｊ
（３）一些力做功的大小
将两个鸡蛋举高１米，做功约１Ｊ
体重为６００Ｎ的某学生从一楼走到二楼，做功约１８００Ｊ
将一瓶５００ｍｌ矿泉水从地上拿起，做功约１０Ｊ
功的原理
使用任何机械都不省功（即动力所做的功等于机械克服阻力所做的功）
人们为什么还要使用机械呢
这是因为我们使用机械时，有的是为了省力，有的是为了省距离，有的是为了改变力的方向
功率
物理意义：表示做功快慢的物理量
定义：物体在单位时间内所做的功
公式：Ｐ=Ｗ／ｔ;推导公式Ｐ=Ｗ／ｔ=Ｆｓ／ｔ=ＦｖＰ:功率；Ｗ:功；ｔ:时间ｖ:速度
国际单位：瓦特，简称瓦，符号Ｗ
常用单位：ｋＷ,１ｋＷ＝１０００Ｗ
一些常见的功率
（1）优秀运动员长时间运动的功率约70Ｗ