专题20简单机械 一、杠杆 1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。 2．杠杆的五要素 （1）支点：杠杆(撬棒）绕着转动的点，用字母O标出。 （2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。 （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1标出。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2标出。 二、杠杆平衡条件 1．动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。 2．杠杆的平衡条件实验 （1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 （2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。 3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。 利用杠杆的平衡条件来分析有关问题，一般按照以下步骤：（1）确定杠杆的支点的位置；（2）分清杠杆受到动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地做出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解。 三、杠杆的分类及应用 杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用 省力杠杆 L1>L2 F1F2 (动力>阻力） 费力 省距离 起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等 等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 (动力=阻力） 既不省力也不费力 天平、定滑轮等 四、定滑轮和动滑轮 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：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：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 （3）特点：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）：F=，只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=，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）。 五、滑轮组 1．定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。 2．特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。 3．滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。 4．公式：F=（G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh。 注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。 六、机械效率 1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。 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）。 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．机械效率和功率的区别 功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快； ... ...
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