《第十一章--简单机械和功》知识整理.doc

第十一章 简单机械和功知识整理一、杠杆1、杠杆的概念（1）定义：一根在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆（2）五要素： A、支点：杠杆绕着转动的固定点 B、动力：使杠杆转动的力 C、阻力：阻碍杠杆转动的力 注意点：判断阻力方向时，可以问一下使用这个杠杆干什么，对被作用的物体产生的力的方向如何，则根据力的相互作用原理，该物体反作用于杠杆上的力就是阻力。D、动力臂：支点到动力作用线的垂直距离 E、阻力臂：支点到阻力作用线的垂直距离2、作图题要点（1）完成杠杆示意图： A、找准支点； B、分析受力,作出动力和阻力的示意图； C、过支点向力的作用线作垂线段，用大括号标注出动力臂和阻力臂。（2）已知力臂完成力的示意图： A、过力臂的另一端作垂线，与杠杆的交点即为力的作用点； B、根据另一个力的方向判断力的方向，两个力必须使杠杆转动的方向相反。（同侧反向，异侧同向）（3）找最长力臂、画杠杆最省力的动力的示意图：A、力的作用点已确定：连接支点到力的作用点的线段作为力臂最长； B、力的作用点不确定：根据几何关系找出最长力臂（如：圆中直径最长、直角三角形斜边最长等）；再按（2）中的方法完成最省力的动力示意图。二、杠杆平衡条件1、研究杠杆平衡条件的实验（1）实验器材：杠杆和它的支架、钩码、弹簧秤、刻度尺等（2）实验过程有关考点：A、如何调节平衡螺母？（那边高向那边调、左右同法）B、为什么要使杠杆在水平位置平衡？（实验前，使杠杆重心通过支点，杠杆重力对平衡无影响；实验中，便于测量力臂）注意点：对于直杠杆，当力与杠杆垂直时，支点到力的作用点的距离就等于力臂。（3）实验方法的评估问题：A、只有一组测量数据，无法排除实验的偶然性，结果不具有普遍性；B、不同的（或单位不同的）物理量不能相加减；C、弹簧秤倾斜时，力臂变小了，不能仍然用支点到力点的距离表示力臂；等等。（4）实验结果及杠杆原理的表述、两种形式的表达式：2、杠杆的分类及其实质（1）省力杠杆：实质动力臂大于阻力臂的杠杆；特点省力但费距离。常见的省力杠杆有道钉撬、撬棒、羊角锤、钢丝钳、老虎钳、扳手、汽水瓶盖起子、翻斗车等。（2）费力杠杆：实质动力臂小于阻力臂的杠杆；特点费力但省距离；常见的费力杠杆有筷子、镊子、钓鱼杆、缝纫机脚踏板、理发剪刀、吊车的撑杆等。（3）等臂杠杆：特点既不能省力又不能省距离。常见的等臂杠杆有定滑轮、天平等。注意点：判断杠杆种类的方法有两种，一是根据杠杆的实质、二是考虑是否需要省力。3、应用杠杆原理解题（1）一般过程：画出杠杆示意图，找准力臂，写出平衡方程，代入已知，求解作答。（2）难点：杠杆转动方向的判定；杠杆运动过程中动力大小的变化问题；重新找支点，再列方程，综合求解；不等臂天平；三个力作用下的杠杆平衡；等等。三、滑轮1、两类滑轮的区分：定滑轮使用时，轴的位置固定不动。动滑轮使用时，轴的位置随被拉物体一起运动。2、定滑轮（1）实质：等臂杠杆（2）特点：不能省力但能改变动力的方向（3）有关表达式：s=h；不考虑摩擦和绳重时（理想条件）F=G物3、动滑轮（1）实质：动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆（2）特点：能够省力但费距离s=2h、不能改变动力的方向。（3）动力表达式：不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时（理想条件）不考虑摩擦和绳重时（准理想条件）4、滑轮组（1）定义：定滑轮和动滑轮的组合装置。（2）特点：既能省力又能（不是一定）改变力的方向。（3）距离关系：s=nh（n即为吊住动滑轮的绳子股数）（4）动力表达式：不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时（理想条件）不考虑摩擦和绳重时（准理想条件）（5）滑轮组的绕绳方法：确定n后，遵循“偶定奇动”的原则确定固定端，从内往外绕；自由端确定的话，也可从外往内绕。（6）滑轮组的装配步骤：由距离关系或力的关系确定n；根据题意弄清拉力方向，确定滑轮数；遵循n “偶定奇动”的原则确定固定端，从内往外绕绳。注意点：对于滑轮组要注意关注绳子股数n；水平方向使用滑轮组时，要能够转换或换位。四、功和功率1、功（W）（1）功的定义：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，叫做机械功，简称功。（2）对物体做功的两个必要条件：一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。注意点：三种不做功的情况F0，s=0（劳而无功）；F=0，s0（惯性）；Fs 。（3）功的计算公式：W=Fs（定义公式，普遍适用）；利用W=Pt，如果已知机械的功率，也能求出机械在一定时间内所做的功；利用= W有用W总的关系求功。注意点：功的大小只与F和s有关，与物体的运动状态无关。（4）单位：焦耳/焦/J。1焦耳的功有多大：手举2只鸡蛋上升1m做的功，将一本普通的物理课本从地面举到课桌时所做的功，等等。2、功率（P）（1）功率是表示做功快慢的物理量。注意点：功率不表示做功多少，也不表示做功时间长短。功率与机械效率无关。（2）定义：单位时间内所做的功叫功率。（3）功率的计算公式：P=W/t P=Fv注意点：利用功率的计算公式P=Fv解释汽车上坡时减速的道理。（4）功率的单位：瓦特/瓦/W；kW、马力（5）解释机器功率的含义：采用“定义具体化”的方法。3、功率的测量：注意测量人的有关功率过程中“累积法”的应用。注意点：“写出探究过程和计算公式”类实验探究题的答题要点，过程中涉及到测量物理量要用符号表示出来，结果的表达式中只能含有测量量的符号或有关已知量的符号，不能含有中间计算量（中间计算过程不需要写出来）。五、机械效率1、有用功、额外功、总功（1）有用功：使用机械时，完成我们的目的所做的功；其实质就是机械对物体所做的功。注意点：分析有用功时，一看机械对物体施加的是哪个作用力，大小等于什么；二看使用这个机械主要是要干什么，从而确定是克服什么做功。（2）额外功：使用机械时，并非我们所需要但又不得不额外去做的功；其产生的原因主要有机械自身的重力、摩擦、容器的重力等额外阻力。（3）总功：；实质就是使用机械时动力对机械所做的功。（4）三种功之间的关系式：W总= W有用+ W额外2、机械效率（1）定义：有用功跟总功的比值（百分比）叫机械效率。定义公式：注意点：机械效率是反映机械性能的一个物理量，与功率无关；其大小不是一个恒定不变的；因为额外功总是存在的，则机械效率总小于1。（2）常见情况下的计算方法：A、用滑轮、滑轮组、杠杆或斜面竖直提升物体B、用滑轮、滑轮组水平拉动物体注意点：水平方向使用滑轮组时，要注意克服物体受到的摩擦力所做的功是有用功。提升物体时，克服盛放物体的容器（器材）重力所的功，属于额外功；此外不要忘记人扛物体上楼时，克服人的重力做的也是额外功。（3）滑轮组机械效率的影响因素：A、有用功有用阻力，如：物体重（相同的滑轮组，物体越重，机械效率越高）B、额外功额外阻力，如：滑轮重（提升相同的重物时，动滑轮越重，机械效率越低）、摩擦。注意点：为了提高滑轮组的机械效率，应从增大有用功和减少额外功两个方面考虑，具体的可以