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文檔簡介
1、第十二章第十二章 簡單機(jī)械 杠桿 ?概念; ?一根硬棒,在力的作用下如果能繞著固定 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),這根硬棒叫杠桿。 ?五要素: ?一點(diǎn)(支點(diǎn)) ?二力(動(dòng)力、阻力) ?兩力臂(動(dòng)力臂、阻力臂) 五要素分析 ?(1)支點(diǎn),杠桿繞著 轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),用“O”表示; ?(2)動(dòng)力是使杠桿轉(zhuǎn) 動(dòng)的力,一般用“F 1” 表 示; ?(3)阻力是阻礙杠桿 轉(zhuǎn)動(dòng)的力,一般用“F 2” 表示; 五要素分析 ?(4)動(dòng)力臂即支點(diǎn)到 動(dòng)力作用線的距離, 一般用“L 1” 表示; ?(5)阻力臂即支點(diǎn)到 阻力作用線的距離, 一般用“L 2” 表示。 ?(1)動(dòng)力和阻力的作 用點(diǎn)都在杠桿上。 ?(2)力臂的畫法:作 用點(diǎn)到力作垂
2、線,用 帶雙箭頭的實(shí)線表示 。 杠桿平衡 ?概念:概念: ?杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜 止不轉(zhuǎn)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)叫杠桿平 衡。 ?杠桿平衡的杠桿平衡的條件條件 ?動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力 臂; ?公式表達(dá)為:公式表達(dá)為: ?F1L1F2L2 杠桿示意圖畫法 ?(1)根據(jù)題意先確定支點(diǎn)O; ?(2)確定動(dòng)力和阻力并用虛線將其作用線 延長; ?(3)從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線,并用 l 1 和 l 2 分別表示動(dòng)力臂和阻力臂 杠桿的分類杠桿的分類 ?1.省力杠桿:省力杠桿: ?其特點(diǎn)是L1L2,F(xiàn)1F2,省力但費(fèi)距離。 ?舉例: ?起瓶器、撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、輪軸、 ?羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀等 杠桿的分類
3、 ?2.費(fèi)力杠桿:費(fèi)力杠桿: ?其特點(diǎn)是L1L2,F(xiàn)1F2,費(fèi)力但省距離 ?舉例: ?人的前臂、鑷子、筷子、火鉗、理發(fā)剪刀、 釣魚桿、船槳等。 杠桿的分類 ?3.等臂杠桿:等臂杠桿: ?其特點(diǎn)是L1L2,F(xiàn)1F2,不省力也不省距 離,能改變力的方向 ?舉例: ?天平、桿秤、案秤等。 杠桿的分類 ?通俗的講: ?省事的大多是費(fèi)力的,比如吃飯的筷子, 火鉗等; ?省氣的大多是省力杠桿,比如鋼絲鉗等。 ?4.判斷是省力杠桿或者費(fèi)力杠桿的方法: ?(1)比較力臂長短。 ?(2)比較力的大小。 ?(3)比較距離的長短。 定滑輪 ?我們平常??吹揭恍┖唵螜C(jī)械,你能舉例 嗎? ?常見的簡單機(jī)械有:杠桿、滑輪
4、、輪軸、 斜面等。 ?Ps:滑輪是變形的杠桿 定滑輪 ?概念: ?使用時(shí)輪軸固定不變的滑輪叫定滑輪。 ?實(shí)質(zhì):實(shí)質(zhì):等臂杠桿。 ?特點(diǎn):特點(diǎn): ?使用定滑輪不能省力但是能改變動(dòng)力的方向 ?對(duì)對(duì)理想的定滑輪: ?若不計(jì)輪軸間摩擦,則 拉力F=G物。繩子自由 端移動(dòng)距離SF(或速度vF)等于重物移動(dòng)的距 離SG(或速度vG) 定滑輪與動(dòng)滑輪定滑輪與動(dòng)滑輪 ?從上面我們了解了定 滑輪,那么你認(rèn)為與 之相反的動(dòng)滑輪是怎 樣呢? ?動(dòng)滑輪概念:動(dòng)滑輪概念: ?使用時(shí)滑輪的軸隨物 體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫 動(dòng)滑輪。(可上下移 動(dòng),也可左右移動(dòng)) 動(dòng)滑輪 ?.實(shí)質(zhì):動(dòng)力臂為阻力臂2 倍的省力杠桿。 ?特點(diǎn):使用動(dòng)
5、滑輪能省一 半的力,但不能改變動(dòng)力 的方向。 ?理想的動(dòng)滑輪:若不計(jì)軸 間摩擦和動(dòng)滑輪重力,則 拉力F=1/2G物;若只忽略 輪軸間的摩擦,則拉力 F=1/2(G物+ G動(dòng))。 ?繩子自由端移動(dòng)距離SF (或vF)=2倍的重物移動(dòng) 的距離SG(或vG) 滑輪組滑輪組 ?概念:定滑輪、動(dòng)滑輪組 合成滑輪組。 ?特點(diǎn):特點(diǎn):使用滑輪組既能省 力又能改變動(dòng)力的方向。 ?理想的滑輪組:若不計(jì)輪 軸間的摩擦和動(dòng)滑輪的重 力)拉力F=1/n G物;只忽 略輪軸間的摩擦, ?則拉力F=1/n(G物+ G動(dòng))。 繩子自由端移動(dòng)距離SF (或vF)n倍的重物移 動(dòng)的距離SG(或vG)。 組裝滑輪組方法:組裝滑輪
6、組方法:首先根據(jù)公式n= (G物+ G 動(dòng))/ F求出繩子的股數(shù)。 然后根據(jù)“ 奇動(dòng)偶定” 的原則,結(jié)合題 目的具體要求組裝滑輪。 你知道其它簡單機(jī)械嗎? ?1.輪軸 ?由輪和軸組成,能繞共同軸線輪與軸的簡 單機(jī)械叫做輪軸,半徑較大者是輪,半徑 較小的是軸; ?特點(diǎn): ?當(dāng)動(dòng)力作用在輪上,則輪軸為省力杠桿; 動(dòng)力作用在軸上則輪軸為費(fèi)力杠桿。舉例: 門把手、汽車方向盤、扳手等。 其它簡單機(jī)械 ?斜面: ?斜面是一種簡單機(jī)械,可用于克服垂直提升重 物之困難。 ?特點(diǎn):特點(diǎn): ?省力但是費(fèi)距離。距離比和力比都取決于傾角: 斜面與平面的傾角越小,斜面較長,則省力越 大,但費(fèi)距離;斜面與平面的傾角越大,
7、斜面 較短,則省力越小,但省距離。 ?舉例:盤山公路、搬運(yùn)滾筒、斜面?zhèn)魉蛶У?斜面(注意?。??在不計(jì)算任何阻力時(shí)斜面的機(jī)械效率為 100% ?如果摩擦力很小,則可達(dá)到很高的效率。 即用F1表示力,s表示斜面長,h表示斜面高, 物重為G。不計(jì)無用阻力時(shí),根據(jù)功的原理, 可得:F1s=Gh。 有用功額外功 ?(1)概念:達(dá)到一定目 的必須做的對(duì)人們有 用的功叫做有用功,用 W有用表示。 ?(2)公式:W有用Gh (提升重物)W總 W額=W總 ?斜面:W有用Gh ?(1)定義:并非我們需 要但又不得不做的功 叫做額外功, 用W額表 示。 ?(2)公式:W額W總 W有用G動(dòng)h(忽略輪 軸摩擦的動(dòng)滑輪
8、、滑 輪組) ?斜面:W額fL 1+1=2 ?有用功+額外功=總功: ?(1)概念:有用功與額外功的和叫做總功。 ?(2)公式:W總W有用W額FSW有用/=P 總t ?斜面:W總fL+GhFL 機(jī)械效率機(jī)械效率 ?概念:有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。 ?公式:= W有用/ W總 ?斜面:=W有用/W總=Gh/FL ?(G為物重,h為斜面豎直高度,F(xiàn)為拉力大小,L為斜面長度。) ?定滑輪:=W有用/W總=Gh/FS= Gh/Fh=G/F ?動(dòng)滑輪:=W有用/W總=Gh/FS= Gh/F2h=G/2F ?滑輪組:=W有用/W總=Gh/FS= Gh/Fnh=G/nF 機(jī)械效率 ?(1)機(jī)械效率是個(gè)
9、無量綱的單位。 ?(2)有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總 小于1;機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。舉例: 某滑輪機(jī)械效率為60%,表示有用功占總 功的60%。 ?(3)大量實(shí)驗(yàn)表明,使用機(jī)械時(shí),人們所 做功,都等于不用機(jī)械而直接用手所做的 功,也就是使用任何機(jī)械都不省功。這個(gè) 結(jié)論叫做功的原理。 例題 1.使用任何機(jī)械都不能省功,為什么人們還要 使用機(jī)械呢? 答:雖然使用機(jī)械不能省功,但使用機(jī)械有 許多好處: a.使用機(jī)械可以改變動(dòng)力的大小、方向和動(dòng) 力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離; b.使用機(jī)械可以改變做功的快慢; c.使用機(jī)械還可以比較方便地完成人們不便 直接完成的工作 提高機(jī)械效率的方法:提高機(jī)械效率的方
10、法: ?(1)若有用功不變,可以通過減小額外功, (減少機(jī)械自重,減少機(jī)械的摩擦減少機(jī)械自重,減少機(jī)械的摩擦)來增大機(jī) 械效率。 ?舉例:用輕便的塑料桶打水。 ?(2)若額外功不變,可以通過增大有用功來 提高機(jī)械效率。 ?舉例:在研究滑輪組的機(jī)械效率時(shí),我們 會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)滑輪組,提起的重物越重, 機(jī)械效率越高,就是這個(gè)道理。 ?(3)在增大有用功的同時(shí),減小額外功。 機(jī)械效率的測(cè)量機(jī)械效率的測(cè)量 ?1.原理:=W有用/W總=Gh/FS ?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S。 ?3.器材:器材:除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還 需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。 ?4.步驟:必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升 高,目的:保證測(cè)力計(jì)示
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