第十一章：簡(jiǎn)單機(jī)械第一節(jié)：杠桿定義：在的作用下繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的叫杠桿。【說(shuō)明】：①杠桿可可，形狀。②有些情況下，可將杠桿實(shí)際轉(zhuǎn)一下，來(lái)幫助確定支點(diǎn)。如：魚桿、鐵鍬。圖13五要素——圖13①支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)。用字母O表示。②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。用字母F1表示。③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。用字母F2表示。④動(dòng)力臂：從到的距離。用字母L1表示。⑤阻力臂：從到的距離。用字母了L2表示?！菊f(shuō)明】1、動(dòng)力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點(diǎn)在杠桿上。2、動(dòng)力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。3、動(dòng)力臂、阻力臂不一定在杠桿上。4、力臂是指“點(diǎn)到線”的距離，即支點(diǎn)到力的作用線的距離，而不是“點(diǎn)到點(diǎn)”的距離。畫力臂方法：一定點(diǎn)（支點(diǎn)）、二畫線（力的作用線）、三連距離、四標(biāo)簽⑴找支點(diǎn)O；⑵畫力的作用線（虛線）；⑶畫力臂（虛線，過(guò)支點(diǎn)作力的作用線的垂線，）；⑷標(biāo)力臂（用大括號(hào)，一端括支點(diǎn)，一端括垂足，標(biāo)上相應(yīng)的符號(hào)L1或L2）。圖3圖4圖3圖4圖圖20圖21圖193、探究杠桿的平衡條件：杠桿平衡是指：或選擇杠桿中間為支點(diǎn)的目的（或不掛鉤碼時(shí)使杠桿在水平位置平衡的目的）：。實(shí)驗(yàn)前：應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的，若杠桿右端下沉，杠桿兩側(cè)的平衡螺母向調(diào)（即左高左調(diào)），使杠桿在位置平衡。這樣做的目的是：。多次實(shí)驗(yàn)的目的：當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的方向由豎直傾斜時(shí)，杠桿仍然平衡，示數(shù)變，原因：。當(dāng)把左側(cè)的鉤碼拿掉。杠桿將處于豎直位置，在右側(cè)施加一個(gè)力，卻發(fā)現(xiàn)無(wú)論用多大的力都不能將杠桿拉到水平位置平衡，其原因：水平位置時(shí)動(dòng)力臂為零，杠桿無(wú)法平衡實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是：；寫成公式也可寫成：。其含義是：如果動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍，那么動(dòng)力就是阻力的。圖圖94、求最大動(dòng)力臂的方法：①若動(dòng)力作用點(diǎn)確定了，則支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離就是最大動(dòng)力臂。②若動(dòng)力作用點(diǎn)沒(méi)有確定，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。5、杠桿平衡時(shí)動(dòng)力最?。孩賱?dòng)力要最小時(shí)，動(dòng)力臂要最大；②動(dòng)力臂要最大，則過(guò)已知力的作用點(diǎn)，作最大動(dòng)力臂的垂線；③根據(jù)實(shí)際，確定動(dòng)力的方向。6、杠桿平衡時(shí)動(dòng)力最大：動(dòng)力要最大時(shí)，動(dòng)力臂要最小，動(dòng)力臂要最小，力的作用線的延長(zhǎng)線過(guò)支點(diǎn)。圖14圖8圖圖14圖8圖72、用撬棒撬起一石塊,圖7，沿不同方向用力作用于撬棒,哪個(gè)力最小()線平行時(shí)最省力，當(dāng)偏離豎直方向角度越大，拉力；即：C人對(duì)繩子的拉力最大只能達(dá)到自身的重力的大小與人的舉力無(wú)關(guān)。例如：小李m1=50Kg,能舉起80Kg的杠鈴，小李m2=70Kg,能舉起60Kg的杠鈴，如圖，兩人比賽，誰(shuí)把對(duì)方拉起，比賽結(jié)果是：拉起來(lái)。三、滑輪組、1、定義：定滑輪、動(dòng)滑輪組合成滑輪組。2、特點(diǎn)：使用滑輪組既能省力又能改變動(dòng)力的方向3、理想的滑輪組（不計(jì)輪軸間的摩擦和動(dòng)滑輪的重力）拉力F=G。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F=，繩子自由端移動(dòng)距離S繩=倍重物移動(dòng)的距離h物,，繩子自由端移動(dòng)速度v繩=倍重物移動(dòng)的速度v物。即，4、判斷繩子根數(shù)（n）的方法：方法（一）：從定滑輪和動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)直接與動(dòng)滑輪相連的根數(shù)即為n的值，其中，繩子自由端方向向上的要數(shù)上。方法（二）：已知G和F，求繩子的根數(shù)，則n=,若n不是整數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)“只入不舍”例如：已知G=960N，F(xiàn)=400N，求繩子的根數(shù)n===方法（三）：已知s和h，求繩子的根數(shù)，則n=例如：已知s=6m，h=2m，求繩子的根數(shù)n===5、繩子的繞法題型（一）已知繩子的根數(shù)，畫繩子的繞法奇動(dòng)偶定若繩子的根數(shù)為奇數(shù)，繩的固定端接在動(dòng)滑輪上，然后繞到定滑輪上，由內(nèi)向外繞；若繩子的根數(shù)為偶數(shù)，繩的固定端接在定滑輪上，然后繞到動(dòng)滑輪上，由內(nèi)向外繞；題型（二）使用滑輪組時(shí)要最省力，則繩子的根數(shù)應(yīng)為奇數(shù)，再根據(jù)“奇動(dòng)偶定”，繩的固定端接在動(dòng)滑輪上，然后繞到定滑輪上，由內(nèi)向外繞。題型（三)使用滑輪組時(shí)既要省力又能改變力的方向，則繩子的根數(shù)應(yīng)為偶數(shù)，再根據(jù)“奇動(dòng)偶定”，繩的固定端接在定滑輪上，然后繞到動(dòng)滑輪上，由內(nèi)向外繞。5、裝滑輪組方法：第一、求段數(shù)：根據(jù)公式或求出繩子的股數(shù)。第二、定個(gè)數(shù)：確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)N動(dòng)，當(dāng)繩子的根數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，N動(dòng)=，當(dāng)繩子的根數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，N動(dòng)=，確定定滑輪的個(gè)數(shù)N定，一般按“一動(dòng)配一定”來(lái)確定定滑輪的個(gè)數(shù)，N定=，若繩子的根數(shù)為偶數(shù)，則由“偶數(shù)減一定”得到N定=，若方向要發(fā)生改變（人在地面上拉物體），則由“變向加一定”得到N定=。第三、找起點(diǎn)（固定端）：則由“奇動(dòng)偶定”找到第四、畫繩子：若繩子的根數(shù)為奇數(shù)，繩的固定端接在動(dòng)滑輪上，然后繞到定滑輪上，由內(nèi)向外繞；若繩子的根數(shù)為偶數(shù)，繩的固定端接在定滑輪上，然后繞到動(dòng)滑輪上，由內(nèi)向外繞；例如：把重為5100N的物體用1200N的力提起，請(qǐng)你設(shè)計(jì)這個(gè)滑輪組，要求滑輪個(gè)數(shù)最少，請(qǐng)畫出這個(gè)滑輪組?例如：一個(gè)人站在地面上把重為5100N的物體用1200N的力提起，請(qǐng)你設(shè)計(jì)這個(gè)滑輪組，要求滑輪個(gè)數(shù)最少，請(qǐng)畫出這個(gè)滑輪組?例如：用如圖所示的滑輪組，拉自己勻速上升，已知：吊筐重200N，人重600N，每個(gè)滑輪重40N，人拉繩的力至少多少N才能將自己吊起，此時(shí)人對(duì)筐底的壓力是多少。（不計(jì)摩擦）若吊筐上升0.5m，則繩索被拉下多少米?四、斜面1、斜面也是一種力的。2、理想斜面（斜面光滑）遵從功的原理使用任何機(jī)械。3、理想斜面公式：FL=Gh的推導(dǎo)：由功的原理推導(dǎo)其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長(zhǎng)；G：物重；h：斜面高度。4、理想斜面的特點(diǎn)：（1）但，（2）當(dāng)高度（坡度）一定時(shí)，斜面越長(zhǎng)越。（3）、斜面長(zhǎng)是斜面高的幾倍，推力就是物重的．（4）、如果斜面與物體間的摩擦為f，則：FL=fL+Gh；這樣F做功就大于直接對(duì)物體做功Gh。5、應(yīng)用：斜坡、推貨上車所達(dá)的木板、盤山公路、走S路、螺絲釘、滑梯、劈柴五、輪軸1、定義：由和組成，且能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的一種。2、實(shí)質(zhì)：輪軸是一種的杠桿。3、特點(diǎn)：（1）同心，大小。（2）若動(dòng)力作用在輪上，輪軸是一個(gè)杠桿，但；由杠桿平衡條件得，，即輪的半徑是軸的半徑的幾倍，則作用在輪上的力（F1）就是作用在軸上的力（F2）的；（3）若動(dòng)力作用在軸上，輪軸是一個(gè)杠桿，但；4、輪軸的應(yīng)用：方向盤、轆轤、門鎖、水龍頭第三節(jié)：機(jī)械效率一、有用功（W有用）：1、定義：對(duì)人們有用的功（或機(jī)械對(duì)物體（研究對(duì)象）所做的功）。2、當(dāng)討論提升重物有用功時(shí)，只考慮物重和提升的高度，不管路徑或方式是否相同，即公式：W有用＝Gh（提升重物）二、額外功（W額）：1、定義：利用機(jī)械做功時(shí)，并非人們需要但又不得不做的功2、例如：客服機(jī)械重力所做的功、機(jī)械之間摩擦力所做的功【注】1、有用功和額外功的判斷要根據(jù)工作目的來(lái)確定，工作目的不同，有用功和額外功可能不同例如：1、從井中打水：（W有用：人對(duì)所做的功，W額：人對(duì)所做的功；工作目的：）2、從井中撈桶：（W有用：人對(duì)所做的功，W額：人對(duì)所做的功；工作目的：）三、總功（W總）：1、定義：有用功與額外功之和（或動(dòng)力所做的功或人們對(duì)機(jī)械所做的功）2、總功等于作用在機(jī)械上的動(dòng)力和動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離的乘積。3、公式：4、對(duì)于理想機(jī)械（W額=0），；對(duì)于非理想機(jī)械（W額0），四、機(jī)械效率（）：1、定義：跟的比值。2、公式：3、【注】（1）機(jī)械效率是一個(gè)，單位。（2）因?yàn)?，所以機(jī)械效率總1，通常用表示。（3）率是機(jī)械性能好壞的一個(gè)標(biāo)志，越高，機(jī)械性能越。（4）機(jī)械效率與、的多少無(wú)關(guān)。五、W有用、W額、W總、的計(jì)算1、W有用的計(jì)算（1）由定義得，豎直提升物體：；水平勻速拉動(dòng)物體（2）由總功定義得：（3）由機(jī)械效率得：2、W額的計(jì)算（1）由定義得：（G動(dòng)為動(dòng)滑輪的重力）（2）由總功定義得：（3）由機(jī)械效率得：3、W總的計(jì)算（1）由定義得：（2）由總功定義得：（3）由機(jī)械效率得：4、η的計(jì)算（1）由定義得：六、探究斜面的機(jī)械效率1、猜想與假設(shè)：斜面的機(jī)械效率是與、、有關(guān)2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)器材：（一）、探究斜面機(jī)械效率與斜面的關(guān)系（1）實(shí)驗(yàn)表格及數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面坡度斜面材料斜高h(yuǎn)/m物重G/N斜面長(zhǎng)S/m拉力F/N機(jī)械效率1較緩300木板

0.65

14

75%2較陡450木板

0.8515

80%3最陡600木板1516

83.3%（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①測(cè)量小車的重量②把小車用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、小車沿斜面移動(dòng)的距離S、小車上升的高度h。③改變斜面的傾斜程度，重復(fù)步驟②。（4）計(jì)算：W有用=;W額=(光滑)；W額=(不光滑)W總=;(光滑)；W總=;(不光滑)η=;(光滑)；η=;(不光滑)結(jié)論：斜面機(jī)械效率與斜面有關(guān)，越大，機(jī)械效率。（二）、探究斜面機(jī)械效率與斜面的關(guān)系結(jié)論：斜面機(jī)械效率與斜面有關(guān)，越大，機(jī)械效率。（三）、探究斜面機(jī)械效率與的關(guān)系結(jié)論：斜面機(jī)械效率與關(guān)?！咀⒁狻竣僖瓌?dòng)物體；②拉力要與斜面；七、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率1、實(shí)驗(yàn)原理：2、應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S3、實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、鐵架臺(tái)、鉤碼若干，還需要、4、、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）、用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重力為G,；（2）、緩慢勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度為h和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離為s；（3）、根據(jù)W有=、W總=、再根據(jù)η=算出機(jī)械效率（4）、改變鉤碼的數(shù)量，在做兩次上面的實(shí)驗(yàn)（5）、改變動(dòng)滑輪的重力，在做兩次上面的實(shí)驗(yàn)5、得出結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：A、物體的重力大小：用同一滑能組所提升不同重物，重物越重，做的有用功就，而額外功，機(jī)械效率就越。B、動(dòng)滑輪重力大小（或個(gè)數(shù)多少）：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，額外功，有用功，滑輪組的機(jī)械效率

；C、繩重及繩與滑輪之間的摩擦：若各種摩擦越大，做的額外功，機(jī)械效率?！咀ⅰ?、緩慢勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)目的：保證彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，方便讀數(shù)。2、不能在靜止時(shí)讀數(shù)的原因：靜止時(shí)，沒(méi)有繩與滑輪之間的摩擦，測(cè)出的機(jī)械效率會(huì)偏3、不影響滑輪組的機(jī)械效率高低有：物體上升的高度、物體上升的速度、繩子的根數(shù)或繞法八、分析機(jī)械效率的高低1、當(dāng)W總一定時(shí)A由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高B由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高2、當(dāng)W有一定時(shí)A由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高B由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高2、當(dāng)W額一定時(shí)A由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高B由得，當(dāng)一定時(shí)，越大，越高九、提高機(jī)械效率的方法：1、盡量增大有用功：在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡量增加每次提升物體的重力2、盡量減少額外功：A減小B減小加潤(rùn)滑劑十、幾種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率（1）斜面①W有用=②W額外=③W總=