簡單機(jī)械及機(jī)械效率-知識(shí)點(diǎn)突破.doc

物理第十一章延伸杠桿的定義：一根在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就叫杠桿。和杠桿的五要素：支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)（o）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F1）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F2）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力的作用線的距離（L1）。阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離（L2） 。一根硬棒成為杠桿的條件：要有力的作用能繞某固定點(diǎn)轉(zhuǎn)到對概念的理解：(1)杠桿可以是直的，也可以是彎的。，但在外力的作用下不能變形。例如：撬棒、蹺蹺板、抽水機(jī)、手柄等。(2)定義中的力，是指作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力，且動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的，但動(dòng)力和阻力不一定相反。(3)杠桿在力的作用下，繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而不是平動(dòng)。(4)不論動(dòng)力和阻力，杠桿都是受力物體，作用于杠桿的物體都是施力物體。(5)阻力繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與動(dòng)力繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。杠桿的平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂。即在杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍，動(dòng)力就是阻力的幾分之幾。利用杠桿平衡條件來分析和計(jì)算有關(guān)問題，一般遵循以下步驟：(1)確定杠桿支點(diǎn)的位置。(2)分清杠桿受到的動(dòng)力和阻力，明確其大小和方向，并盡可能地作出力的示意圖。(3)確定每個(gè)力的力臂。(4)根據(jù)杠桿平衡條件列出關(guān)系式并分析求解。各類杠桿的特點(diǎn)：杠桿種類力臂關(guān)系省、費(fèi)力情況省、費(fèi)距離情況舉例省力杠桿L1L2F1F2費(fèi)距離手推車，鍘刀費(fèi)力杠桿L1F2省距離鑷子，釣魚竿等臂杠桿L1=L2F1=F2相同天平要求最小動(dòng)力，必須先畫出最大動(dòng)力臂。1尋找最大動(dòng)力臂的方法(1)當(dāng)動(dòng)力作用點(diǎn)確定后，支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的線段即為最大動(dòng)力臂；(2)動(dòng)力作用點(diǎn)沒有規(guī)定時(shí)，應(yīng)看杠桿上哪一點(diǎn)離支點(diǎn)最遠(yuǎn)，則這一點(diǎn)到支點(diǎn)的距離即為最大動(dòng)力臂。2作最小動(dòng)力的方法(1)找到最大動(dòng)力臂后，過作用點(diǎn)作動(dòng)力臂的垂線；(2)根據(jù)實(shí)際，動(dòng)力能使杠桿沿阻力作用的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而確定動(dòng)力的方向。滑輪組定義：將動(dòng)滑輪和定滑輪組合在一起即為滑輪組?；喗M的工作特點(diǎn):特點(diǎn)既可以省力又可以改變力的方向，若承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪的繩子為n 股則繩端施加的力為物重的 ln(忽略動(dòng)滑輪重摩擦等)重物提升的高度h與繩子通過的距離s的關(guān)系s=nh (n指承重繩的股數(shù))組裝滑輪組。口訣：“奇動(dòng)偶定”。確定好了動(dòng)滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)后，再確定繩子的起始點(diǎn)。（1）當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始點(diǎn)從動(dòng)滑輪開始，經(jīng)定滑輪依次按畫螺旋線的方法繞線。（2）當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始點(diǎn)從定滑輪開始，經(jīng)動(dòng)滑輪依次按畫螺旋線的方法繞線。在中考中此類問題包括以下幾種類型：(1)已知滑輪組的省力情況(2)未知滑輪組的省力情況(3)根據(jù)特定要求繞線確定滑輪組繞線時(shí)要注意一些特殊的要求，比如 “最省力”、“人要站在地面上”、“向上拉”等，還要符合一定的物理情景。輪軸定義：由兩個(gè)半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。斜面定義：是一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面：是一種省力的簡單機(jī)械。輪軸：1輪軸的實(shí)質(zhì)：是個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。(如圖)2輪軸的特點(diǎn)：輪半徑是軸半徑的幾倍，加在輪上的力就是加在軸上的力的幾分之一。即：3輪軸的功能：一是改變用力的大??；二是改變物體的運(yùn)動(dòng)速度。4生活中的輪軸：如：轆轤、汽車方向盤、門把手、扳手等。斜面：特點(diǎn)：因?yàn)樾泵媸且环N省力的簡單機(jī)械(如圖所示)。若忽略摩擦，斜面長是斜面高的n倍，拉力就是物體所受重力的n分之一。即：F一沿斜面拉力G一物體重力L一斜面長 h一斜面高從公式中可知：斜面越長，越省力。功的定義：必須有作用在物體上的力，且物體在這個(gè)力的方向上通過一段距離，就說這個(gè)力對物體做了機(jī)械功，簡稱做功；功的兩個(gè)要素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。以下三種情況下力對物體不做功：(1)靠慣性運(yùn)動(dòng)的物體沒有力對它做功。例如：某同學(xué)踢足球，球離開腳后飛出10m遠(yuǎn)，足球飛出10m 遠(yuǎn)的過程中，人做功為零。(2)物體受到力的作用，但沒有移動(dòng)距離，也就不可能在力的方向上通過距離，力對物體不做功。如：一輛汽車停止在路邊，一個(gè)人用很大的力卻沒有推動(dòng)它。推力對汽車不做功。(3)物體受到力的作用，同時(shí)也運(yùn)動(dòng)了一段距離，但兩者相互垂直，即在力的方向上沒有通過距離，這個(gè)力也沒有對物體做功。使用任何機(jī)械都不省功。機(jī)械功的原理：1忽略機(jī)械自重和摩擦?xí)r，使用簡單機(jī)械所做的功等于不使用機(jī)械而直接用手做的功?；蛘哒f使用機(jī)械不省功。如果直接用手把重為G的物體提升一個(gè)高度h，手使用的力就是G，手移動(dòng)的距離就是h。手做的功是W1=Gh。如圖所示，使用動(dòng)滑輪，手用的力變了G/2(不考慮動(dòng)滑輪的重及摩擦)，手移動(dòng)的距離變了2h。使用動(dòng)滑輪時(shí)手做的功Gh?？梢?，W2=W1，即有：使用機(jī)械時(shí)對物體做的功等于不使用機(jī)械時(shí)而直接對物體做的功。功率定義：單位時(shí)間里完成的功，叫做功率。意義：它是表示做功快慢的物理量。功率的計(jì)算公式：（1）P=W/t，其中P代表功率，單位為W，W代表功，單位為J；t代表時(shí)間，單位為s。（2）因?yàn)镻=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表達(dá)式。例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定時(shí)，用可知，牽引力與速度成反比。所以汽車爬坡時(shí)，司機(jī)采用的措施是換擋減速，以獲得更大的牽引力。單位要統(tǒng)一，P、W、t的單位分別為瓦、焦、秒。有用功，額外功與總功：名稱定義符號公式實(shí)例有用功使用機(jī)械做功時(shí)對人們有用的功W有W有=Gh從井中打水時(shí)提水所做的功額外功對人們沒有用但又不得不做的功W額從井中打水時(shí)提水桶和繩子所做的功總功有用功與額外功之和W總W總=W有+W額從井中打水時(shí)手的拉力所做的功區(qū)分有用功和額外功：在同一做功過程中，目的不同，功的性質(zhì)就不一樣。例如：用桶將水從水井中提出來，提水是我們需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是額外功；如果是一只桶掉入水井里，我們要將桶從井中提出來，則克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能帶出來的水的重力所做的功就是額外功了。計(jì)算有用功，額外功和總功的方法：1. 總功的計(jì)算：（1）定義法：W總=Fs（2）總功等于有用功和額外功之和，即W總=W有用+W額外（3）公式法：2. 有用功的計(jì)算方法：（1）定義法：W有用=Gh（2）W有用=W總-W額外（3）公式法：3. 額外功的計(jì)算方法：（1）定義法：（2）W額外=W總-W有用（3）公式法：機(jī)械效率的定義：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率；計(jì)算公式：=機(jī)械效率的意義：（1）機(jī)械效率的功率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，這個(gè)機(jī)械的性能越好。（2）機(jī)械效率的高度并不決定使用機(jī)械是省力還是費(fèi)力，效率高只說明有用功在總功所占的比例；省力還是費(fèi)力是指做一定的有用功時(shí)，所用動(dòng)力的大小。機(jī)械效率高不一定省力。功，功率和機(jī)械效率的比較：物理量物理意義定義符號公式單位說明功做功即能量的轉(zhuǎn)化有力作用在物體上，并且物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離，就說力對物體做了功WW=FsJl. 功率大小由功和時(shí)間共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一方面是錯(cuò)誤的 2功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的物理量，它們之問沒有直接關(guān)系功率做功快慢單位時(shí)間內(nèi)完成的功PW(國際單位)機(jī)械效率反映機(jī)械性能的物理量有用功占總功的總值無杠桿的機(jī)械效率:有用功W有用=Gh總功W總=Fs額外功W額外=W總-W有用機(jī)械效率測量杠桿的機(jī)械效率:【器材】輕質(zhì)杠桿（木質(zhì)），重質(zhì)杠桿（鐵制），鉤碼，有支座的木板，彈簧秤，細(xì)線。【操作】（1）將輕質(zhì)杠桿按如圖裝在畫有等間距水平橫線的木板上。在杠桿的A處懸掛幾個(gè)鉤碼，把彈簧秤系在杠桿B處并豎直緩慢地向上拉杠桿。記下鉤碼重G1、鉤碼被提升的高度h1、彈簧秤的示數(shù)F1和彈簧秤移動(dòng)的距離S1，比較G1h