八年级物理简单机械知识点Word格式文档下载.doc
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(7)阻力臂:
从支点到阻力作用线的垂直距离,用“l2”表示。
注意:
无论动力还是阻力,都是作用在杠杆上的力,但这两个力的作用效果正好相反。
一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力,而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离,而不是支点到力的作用点的距离。
力的作用线通过支点的,其力臂为零,对杠杆的转动不起作用。
二、杠杆的平衡条件
1、杠杆的平衡:
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时,我们就说杠杆平衡了。
2、杠杆的平衡条件实验
O
l1
l2
(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食物大小了,而图甲杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有乙方便。
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、杠杆的平衡条件:
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂,或F1l1=F2l2。
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”。
三、杠杆的应用
1、省力杠杆:
动力臂l1>阻力臂l2,则平衡时F1<F2,这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力),但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,并且比不使用杠杆,力直接作用在物体上移动的距离大)。
2、费力杠杆:
动力臂l1<阻力臂l2,则平衡时F1>F2,这种杠杆叫做费力杠杆。
使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力),但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。
3、等臂杠杆:
动力臂l1=阻力臂l2,则平衡时F1=F2,这种杠杆叫做等臂杠杆。
使用这种杠杆既不省力,也不费力,即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
一、滑轮
1、滑轮定义:
周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。
如右图所示。
因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同,滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2、定滑轮
(1)定义:
工作时,中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
如下左图所示。
(2)实质:
是个等臂杠杆。
(如下中图所示)
F1
B
G
A
s
h
轴心O点固定不动为支点,其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r,根据杠杆的平衡条件:
,可知,因为重物匀速上升可知,则,不省力。
F2
不动
可动
(3)特点:
不省力,但可改变力的方向。
S=h
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力(图中F1方向向下)能得到一个与该力方向不同的力(图中得到使重物G上升的力)。
(4)动力移动的距离与重物移动的距离相等。
(如上右图所示)
对于定滑轮来说,无论朝哪个方向用力,定滑轮都是一个等臂杠杆,所用拉力都等于物体的重力G。
(不计绳重和摩擦)
3、动滑轮
工作时,轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
(如下左图所示)
是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
(如上中图所示)
图中O可看作是一个能运动的支点,其动力臂l1=2r,阻力臂l2=r,根据杠杆平衡条件:
F1l1=F2l2,即F1·
2r=F2·
r,得出,当重物竖直匀速向上时,F2=G,则。
(3)特点:
省一半力,但不能改变力的方向。
(4)动力移动的距离是重物移动距离的2倍。
对于动滑轮来说:
(1)动滑轮在移动的过程中,支点也在不停地移动;
(2)动滑轮省一半力的条件是:
动滑轮与重物一起匀速移动;
动力F1的方向与并排绳子平行;
不计动滑轮重、绳重和摩擦。
s=2h
向上
二、滑轮组
由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2、特点:
可以省力,也可以改变力的方向。
使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即(条件:
不计动滑轮、绳重和摩擦)。
如果不忽略动滑轮的重量则:
3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是:
使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即s=nh。
如下图所示。
(n表示承担物重绳子的段数)
4、绳子端的速度与物体上升的速度关系:
F
n=2n=3n=3n=4n=4n=5
s=2hs=3hs=3hs=4hs=4hs=5h
ABCDEF
4、滑轮组的组装:
(1).根据的关系,求出动滑轮上绳子的段数n;
(2)确定动滑轮的个数;
(3)根据施力方向的要求,确定定滑轮个数。
确定定滑轮个数的原则是:
一个动滑轮应配置一个定滑轮,当动滑轮上为偶数段绳子时,可减少一个定滑轮,但若要求改变力的作用方向时,则应在增加一个定滑轮。
在确定了动、定滑轮个数后,绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则,由内向外缠绕滑轮。
三、轮轴
由两个半径不同的轮子
固定在同一转轴的装置叫做轮轴。
半径较大的轮叫轮,半径较小的轮叫轴。
2、实质:
轮轴可看作是杠杆的变形。
3、特点:
当把动力施加在轮上,阻力施加在轴上,
则动力臂l1=R,阻力臂l2=r,根据杠杆的平衡条件:
F1l1=F2l2,
即F1R=F2r,∵R>r,∴F1<F2,即使用轮轴可以省力,也可以改变力的方向,但却费了距离。
四、斜面
(1)如图所示斜面是一种可以省力的
L
简单机械,但却费距离。
(2)如上图所示:
当斜面高度h一定时,斜面L越长,越省力(即F越小);
当斜面长L相同时,斜面高h越小,越省力(即F越小);
当斜面L越长,斜面高h越小时,越省力(即F越小)。
三、机械效率:
1、有用功:
定义:
对人们有用的功。
公式:
W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面:
W有用=Gh
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)
斜面:
W额=fL
3、总功:
定义:
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
斜面:
W总=fL+Gh=FL
4、机械效率:
①定义:
有用功跟总功的比值。
②公式:
η
W有用
W总
=
Gh
FL
FS
Fh
F2h
2F
Fnh
nF
斜面:
定滑轮:
动滑轮:
滑轮组
③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
通常用百分数表示。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法:
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5、机械效率的测量:
①原理:
②应测物理量:
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材:
除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤:
必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:
保证测力计示数大小不变。
⑤结论:
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重,做的有用功相对就多。
C摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
4
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