第十章《简单机械 功和能》知识点复习

第十章《简单机械 功和能》知识点复习

一、基础知识 （一）简单机械 1．杠杆 （1）杠杆的平衡：即指杠杆静止不转成匀速转动。 （2）杠杆的平衡条件： 动力×动力臂 = 阻力×阻力臂 公式：①F l F l 1122=⋅

②

F F l l 211

2

= 即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。 （3）杠杆的分类：

省力杠杆：动力臂大于阻力臂，即l l 12> ， 动力小于阻力，F F 12< 。 费力杠杆：动力臂小于阻力臂，即l l 12<， 动力大于阻力，F F 12>。 等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，即l l 12=，

动力等于阻力，F F 12=。

省力的杠杆，需要多移动距离，即费距离。费力的杠杆，则可少移动距离，即省距离。

2．滑轮 ①定滑轮：实质是一个等臂的杠杆，使用定滑轮不省力，但能改变力的方向。 ②动滑轮：实质是个动力臂(l 1)为阻力臂 (l 2)二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但费距离，且不能改变力的方向。 ③滑轮组：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。F n

G G =

+1

()物轮，其中n 表示吊着物体的绳子的段数。 （二）功

1．做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。 2．功的计算公式：W = FS 。

3．功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳。 4．正确理解物理学中“功”的意义。 物理中的做“功”跟日常生活中的“做工”或“工作”的含意不同。 在物理学中，做功是指两个因素同时存在的物理过程，这两个因素是，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过一段距离，这两个因素缺一不可，缺少了其中任何一个条件，物理上就说没有做功。这就是我们所说的做功的两个必要因素。 根据做功的两个必要条件，下面的三种情况没有做功。 （1）物体受到力的作用，但没有通过距离，这个力对物体没有做功，例如人用力推一个笨重的物体而没有推动；一个人举着一个物体不动，力都没有对物体做功。 （2）物体不受外力，由于惯性做匀速线运动。物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，这种情况也没有做功。 （3）物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直，这种情况，虽然有力的作用，物体也通过了一段距离，但这个距离不是在力的方向上的距离，这个力也没有做功。例如人在水平面上推车前进，重力的方向竖直向下，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因而重力没有对车做功。

（三）功率

1．定义：单位时间里完成的功，叫做功率。它是表示做功快慢的物理量。

2．功率的计算公式：P

W

t

P Fv ==

,。

3．功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特。

（四）机械效率

1．有用功、额外功、总功：利用机械做功时，对人们有用的功叫做有用功(W有)；对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功(W额)；有用功加额外功是总共做的功，叫总功(W总)。则W W W

总有用额外

=+。

2．机械效率的定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

3．机械效率的公式：η=W W

有用

总

因为有用功总小于总功，所以机械效率η总小于1。

（五）机械能

1．动能：物体由于运动而且有的功，叫做动能。运动物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。

2．势能

重力势能：举高的物体具有的能，叫做重力势能。物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大。

弹性势能：发生弹性形弯的物体具有的能叫弹性势能。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。

3．机械能：动能和势能统称为机械能。

4．动能和势能之间可以相互转化。

二、典型应用

（一）掌握篇

1．正确画力臂

力臂从支点到力的作用线的垂直距离。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。因此正确理解力臂的概念，并画出力臂是解决杠杆问题的关键。

例1：在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂，并分

别用字母L1、L2表示。

分析和解：画力臂的步骤如下：

（1）在杠杆的示意图上确定支点。将力的作用线

用虚线延长。如图2所示。得到动力作用线和阻力作

用线。

（2）再从支点O向力的作用线做垂线，画出垂足。

则支点列垂足的距离就是力臂。

力臂用虚线表示，支点到垂足用大括号勾出，并用

字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂。

注意：

（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离。 （2）画力臂，要规范。力的延长线、力臂要用虚线表示，力臂要用大括号括出，且在力臂旁边用字母L 表示出来。

2．运用杠杆的平衡条件解决有关的问题

例2：如图3所示，在距杠杆右端20厘米的B 处挂有600牛的重物。要使杠杆平衡，需要在距B 处60厘米的A 处至少加 牛的力，且方向为

。 分析和解：运用杠杆的平衡条件解题注意：

（1）在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。

（2）再根据杠杆平衡条件列出方程，代入数据，求出结果。 挂在B 处的重物，对杠杆的力为阻力用F 2表示，阻力臂l 2 = 20厘米，作用在A 点的力用F 1表示，当竖直向上用力时，所用动力F 1最小，此时，动力臂为l 1 = 20厘米 + 60厘米 = 80厘米，如图4所示。利用杠杆平衡条件，求解。

F l F l F F 1122

118060020150=⨯=⨯=厘米牛厘米牛

应在A 处加150牛的力。 判断力的方向的方法：作用在B 点的F 2×l 2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动。要使杠杆平衡，作用在A 点的F 1×l 1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动，因而动力F 1的方向应是竖直向上。 说明： （1）杠杆平衡条件的另一种表达方式为： F F l l 211

2

= 即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

所以F l l F 12122080==厘米

厘米

×600牛 = 150牛

（2）使用杠杆平衡条件解题时，等号两边力臂的单位可约去，所以只要动力臂和阻力

臂单位相同就可以了。

例3：如图5所示，O 为杠杆的支点，杠杆的重物G 和力F 1的作用下处于水平位置并且平衡。如果用力F 2代替力F 1使杠杆在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是 A ．F F 12> B ．F F 12=

C ．F F 12<

D ．F F G 12>>