第十章机械与人

1、第十章 机械与人【一】 杠 杆1、 杠杆1、杠杆：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。2、杠杆的三要素：支点（O）点动力作用点（A）阻力作用点（B）L阻动力(F动)L动F动力阻力（F阻） F阻动力臂（L动）力臂阻力臂（L阻） L动3、力臂特例。 O LBLAL阻 FBFAGF动2、 杠杆平衡条件（杠杆原理） 阿基米德 静平衡：杠杆静止不动 1、杠杆平衡动平衡：杠杆匀速转动 2、杠杆平衡条件（杠杆原理）F动L动 = F阻L阻或 F动L阻F阻L动【二】、杠杆的应用1、 杠杆的应用1、省力杠杆 费距离 L动L阻2、费力杠杆 省距离L动L阻3、等臂杠杆 不省不费L动=L阻2、 杠杆须知 1、 “杠杆力臂

2、”不是“杠杆移距”。 2、使用杠杆时，将支点与动力作用点间的连线段作为动力臂时，动力臂最大，此时最省力。(F动最小） GA3、 天平工作原理 等臂杠杆 据 F左L左 F右L右 即 G物×OAG砝×OBAB G物G砝 m物gm砝g物体 砝码 故 m物m砝【三】定滑轮和动滑轮 变形杠杆1、 定滑轮（等臂杠杆）1、定滑轮：原地自转，不随重物移动。2、支点：滑轮中心处。3、不省力，但能改变力的方向理想： FG物 实际： FG物+（G绳+f绳）2、 动滑轮（省力杠杆）1、动滑轮：边自转边随物体移动。3、不能改变力的方向，但能省力。理想：FG物2 实际：FG物+（G动+G绳+f绳） 2

3、F4、动滑轮特例： F f G G 【四】、 滑轮组1、 滑轮组 定滑轮：改变力的方向 1、滑轮组 动滑轮：省力一半 2、滑轮组绳子段数（n）的确定：直触动滑轮：算 绳子末端 直触定滑轮：不算 3、每个动滑轮可绕二段绳子，且每段绳子平均受力。 4、 绳端移距（s）重物移距（h）×n绳端移速（v绳）重物移速（v物）×n Sn h v绳n v物2、 例解： 如右上图所示： 1、若重物上升3米，则绳端移动了_米， 若绳端移动了30米，则重物上升了_米。 2、若重物以2米秒的速度匀速上升，则绳端移动的距离为_ms。 若绳端移动的速度为6ms，则重物上升的速度为_ms. 【五】 （机

4、械）功 W 做功多少1、 功. W.1、 功：有力作用在物体上，若物体在力的作用下沿力的方向通过了一段距离，则这个力就对物体做了功。2、 力对物体做功德两个必要因素： 有力作用在物体上 F 物体在力的作用下沿力的方向通过一段距离S3、力没有对物体做功德情况： 物体在力的作用下没有移动。 力已经没有作用于物体，物体靠惯性通过的那段距离。 作用力的方向跟物体运动方向垂直。2、 功的计算1、公式： W=FS （F=WS S=WF）2、单位：焦耳（J）牛·米 （N·m）三、关于“重力做功”和“克服重力做功”。 若一个物体在竖直方向上的相对高度产生了变化，则所做的功为： W=G h1

5、、物体匀速下降重力做功2、物体匀速上升克服重力做功4、 例解一楼房高度为12米，某同学质量为50kg，他沿着楼梯步行40千米上了楼顶，求他克服重力做了多少功？ 【六】 功 率 · P 做功快慢1、 功率 · P 力对物体所做的功跟所用时间的比。 即 PWtF v W=P t t=WP F=Pv v=PF2、 功率的单位： 1、主单位: 瓦特（W）焦秒（Js） 2、常用单位： 兆瓦（MW） 千瓦（KW） 3、进率： 兆瓦 103 千瓦 103 瓦3、 例解： 1、一辆车的功率为200千瓦，则它的功率为_焦秒。 若v车=20ms， 则F车=_N； 若v车=40ms， 则F车=_

6、N； 若v车=288kmh, 则F车=_N。 2、水泵房每天需要将103m3的水送到20m高的水池中，若用一台水泵每天工作5h，刚好完成，则这台水泵的功率至少是多少千瓦？ 【七】 机械效率 ·1、 W有有用功 W额额外功2、 W总总功 W总W有W额3、 功的原理 1、功的原理： 使用任何机械都不省功。 2、功的原理须知： 使用机械做功时，实际上不但不能省有用功（W有），反而不可避免的要做多余的额外功(W额）。4、 机械效率· 1、w有W总 （比值、无单位、百分数） 2、机械效率总小于1. （W有W总） 【八】 关于斜面 · 滑轮的效率1、 斜面的效率。（W额 f）

7、 W有W总 s h G hF s 2、 滑轮组效率 （W额 G动. G绳. f绳） 1、 W有W总 G hF sF G hF×n h Gn FG2、 W有W总 f hF s f hF×n hfF fn FG 【九】 效率与功率1、 效率 · 1、滑轮组的额外功 W额 G动. G绳. f绳】 恒定 ，其效率并不是恒定不变的，它将随有用功W有 G h或f h成正向变化。 2、提高滑轮组效率的方法： W额一定， 增加W有 W有一定， 减少W额2、 效率与功率 1、 效率() =W有W总 W有在W总中所占百分比 (与时间无关) 功率（P） P=Wt 做功快慢 (与时间有关

8、) 2、效率与功率没有必然联系，“效率高功率就大”或“功率大效率就高”的说法都是错误的。3、 W总的替代式1、 F S 2、W有W额 3、 P总t 4、W有四、例解用功率为9.8千瓦的水泵将水抽到10米高的水池中，若水泵的效率为60%，则它每小时能抽多少米3的水？ 【十】 滑轮组绳端拉力求法 理想、半理想、实际1、 理想情况。（W额0焦耳） 如图a，滑轮、绳重及滑轮与绳子间的摩擦力不计，当滑轮组拉着重力为90N的小车匀速向右行驶的过程中，小车与地面间的摩擦力为10N，求绳端拉力为多大？F二、半理想情况（W额考虑一部分）如图A，若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，动滑轮重为36N，当滑轮组拉着重力为9

9、0N的小车匀速行驶的过程中，小车与地面间的摩擦力为10N，求绳端拉力为多大？三、实际情况（W额全考虑） 如图a，若滑轮组的效率为60%，重力为390N的小车在滑轮组匀速拉动下向右运动，小车收到了180N的摩擦力，求绳端拉力为多大？ 十一机械能1、 能（量）若一个物体能够做功，则它具有能（量），包括机械能、内能、电能、核能、化学能等等。2、 机械能1、 动能-由于运动2、 势能（重力势能和弹性势能）。 重力势能-由于重力作用 弹性势能-由于发生弹性形变3、 机械能动能势能注：1、同一物体可以同时具有动能和势能（如：高空飞行的飞机） 十二动能和势能的相互转化1、 动能和重力势能的相互转化1、 实验：麦克斯韦摇摆实验。2、 结论：动能和重力势能可以相互转化。2、 动能和弹性势能的相互转化1、 实验：用力将弓拉弯（动转弹）满弓将箭射出（弹转动）2、 结论：动能和弹性势能（麦克斯韦摇摆实验剖析）可以相互转化。3、 总结：动能和势能可以相互转化。十三 例析动、势能转化1、 人造地球卫星的绕地运动1、 远到近：v增h减 （重转动）2、 近到远：v减h增 （动转重）2、 皮球落地升空过程1、 落地过程： （重转动）2、 触地后球