簡(jiǎn)單機(jī)械和功知識(shí)歸納

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1、簡(jiǎn)單機(jī)械和功知識(shí)點(diǎn)歸納 第一部分、杠桿和滑輪 一、杠桿 1、杠桿的定義：一根在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就是杠桿。杠桿可以是直的硬棒，如撬棒等；也可 以是彎的，如壓井的把兒。 2、杠桿的五要素： 支點(diǎn)O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)。 動(dòng)力F1:使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。 阻力F2:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。 動(dòng)力臂L1:從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。 阻力臂L2:從支點(diǎn)到阻力作用線的距離。 3、杠桿平衡：杠桿在力的作用下保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿就處于平衡狀態(tài)。 杠桿的平衡條件是：動(dòng)力X動(dòng)力臂 =阻力x阻力臂：F1L1= F2L2 注意：杠桿的平衡不是單獨(dú)由力或力臂決定的，而是由它們的乘積來決定的

2、。 能用杠桿的平衡條件解釋、設(shè)計(jì)、解決有關(guān)問題，能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。 4、杠桿分類： (1)省力杠桿：L1>L2, F1VF2。其動(dòng)力臂L1大于阻力臂L2,平衡時(shí)動(dòng)力 F1小于阻力F2,即用較小的動(dòng) 力就可以克服較大的阻力。但是實(shí)際工作是動(dòng)力移動(dòng)的距離卻比阻力移動(dòng)的距離大，即要費(fèi)距離。如撬起重物 的撬棒，開啟瓶蓋的起子、側(cè)草用的側(cè)刀等，都屬于這一類杠桿。 (2)費(fèi)力杠桿：L1VL2, F1>F2。 這類杠桿的特點(diǎn)是動(dòng)力臂 L1小于阻力臂L2,平衡時(shí)動(dòng)力F1大于阻力F2,即要用較大的動(dòng)力才能克服阻力完 成工作，但它的優(yōu)點(diǎn)是杠桿工作時(shí)，動(dòng)力移動(dòng)較小的距離就能使阻力移動(dòng)較大的距離。使工作方便

3、，也就是省 了距離。如縫紉機(jī)踏板、挖土的鐵鍬、大掃帚、夾煤塊的火鉗，這些杠桿都是費(fèi)力杠桿。 (3)等臂杠桿：L1=L2 , F1=F2。 這類杠桿的動(dòng)力臂 L1等于阻力臂L2,平衡時(shí)動(dòng)力F1等于阻力F2,工作時(shí)既不省力也不費(fèi)力，如天平、定滑 輪就是等臂杠桿。 列表如下： 杠桿種類 構(gòu)造 特點(diǎn) 應(yīng)用舉例 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 省力杠桿 L1 >L2 省力 費(fèi)距離 鉗子、起子 費(fèi)力杠桿 L1 V L2 省距離 費(fèi)力 釣魚桿、理發(fā)剪刀 等臂杠桿 L1=L2 改變力的方向 天平、翹翹板 注意：沒有既省力、又省距離的杠桿。 二、定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組 5、定

4、滑輪定義：軸固定不動(dòng)的滑輪叫做定滑輪。特點(diǎn)：使用定滑輪不省力，但可以改 變力的方向。 6、動(dòng)滑輪定義：軸和物體一起移動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪可以省一半 ’ 力，但不改變力的方向，且多移動(dòng)一倍的距離。 7、滑輪組：由定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成的。特點(diǎn)：使用滑輪組會(huì)省力，可能會(huì)改變用 力方向，一定費(fèi)距離。 8、使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪由幾段繩子承擔(dān)，作用在繩子末端的拉力就是重物和 動(dòng)滑輪總重的幾分之一，若動(dòng)滑輪重不計(jì)，則 F=G/n。 汪思： (1)要嚴(yán)格區(qū)別“用力”和“省力” ，用力F=G物/n；省力F = (1-1/n) G物。 (2)數(shù)繩子段數(shù)可以用“隔離法”：假

5、想把定滑輪和動(dòng)滑輪從中間隔斷，再看隔離后，留在動(dòng)滑輪及貨物上相 關(guān)線頭有幾個(gè)，就是幾段繩子，如圖所示， n=4。 9、知道斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。其特點(diǎn)是：高度一定時(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力。例如盤山路。 規(guī)律方法指導(dǎo) 1 .正確理解力臂的概念 力臂是指從支點(diǎn)到力的作用線的距離，力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果不僅與力的大小有關(guān)，還與支點(diǎn)到作用線的垂直距 離有關(guān)，支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫動(dòng)力臂，支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫阻力臂。力的大小相同時(shí)，力臂是影 響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量。 甲 乙 如圖甲所示，若分別在杠桿的 A點(diǎn)和B點(diǎn)作用豎直向上的力 F1和F2,使杠桿緩緩繞 O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然力F2較 小，因?yàn)?/p>

6、F2的力臂較大。 如圖乙中，若先后在杠桿同一點(diǎn) A作用垂直于杠桿的力 F1和斜向下的力F2,使杠桿緩緩繞。轉(zhuǎn)動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn) 力F1較小，原因同樣在于 F1的力臂較大。 應(yīng)用中必須留心力臂的畫法。千萬不要把支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的連線誤認(rèn)為是力臂。 圖乙中我們還可以看到，若作用點(diǎn)不變，力的方向發(fā)生改變，那么力臂也會(huì)隨著改變， F1的力臂是11, F2的 力臂是12,而且力臂不一定在杠桿上(如 12)。 2 .正確理解杠桿平衡表示什么意思及平衡條件是什么 當(dāng)有兩個(gè)力或幾個(gè)力作用在杠桿上， 能使杠桿分別按兩個(gè)不同方向轉(zhuǎn)動(dòng) (常用順時(shí)針或逆時(shí)針來區(qū)別)，若杠桿 保持靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 則我們說

7、杠桿平衡了.根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得出杠桿平衡的條件是 1 "暴二% ’阻，即動(dòng) 力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積。 應(yīng)該注意所謂動(dòng)力與阻力并無嚴(yán)格區(qū)別，比如天平測(cè)量物體質(zhì)量時(shí)，被測(cè)物對(duì)底盤的壓力與祛碼對(duì)底盤的壓力 根本無需分清哪個(gè)是動(dòng)力，哪個(gè)是阻力，在這里區(qū)分動(dòng)力與阻力目的在于區(qū)別使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同而已。 3 .怎樣判斷滑輪組的用力情況 使用滑輪組提重物時(shí)，若忽略滑輪和軸之間的摩擦以及繩重，則重物和動(dòng)滑輪由幾段繩子承擔(dān)，提起重物的力 產(chǎn)二(氏十%) 就等于總重量的幾分之一，即 正。因此判斷用力情況的關(guān)鍵是弄清幾段繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的 總重。 耶 乙 用“連動(dòng)法”，弄清

8、直接與動(dòng)滑輪連接的繩子的根數(shù) n,在圖甲中我們以重物和動(dòng)滑輪為研究對(duì)象， n=4,有四 F — . F =莒 根繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪及重物，所以用力 4 。同理，分析乙圖可知，提起重物及動(dòng)滑輪的力 5 。 從上面還可以看出，同一個(gè)滑輪組，繩子的繞法不同，省力的情況也不同，繩端固定在動(dòng)滑輪上比固定在定滑 輪上更省力。 第二部分、功和功率 1、理解功的知識(shí) 要點(diǎn)詮釋： 知道功是力和在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積；功的公式是 w=fs,單位是J。 注意：由功的定義和功的公式可知做功要滿足的二要素是： 作用在物體上的力； 在力的方向上通過的距 離。 能根據(jù)功的知識(shí)解釋是否做功、用 W=FS

9、進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。 2、功的原理：使用任何機(jī)械都不省功。 3、理解功率的概念 要點(diǎn)詮釋： 知道單位時(shí)間做的功叫功率；它是表示做功快慢的物理量。其定義式為 P=W/t, 國(guó)際單位為瓦特，簡(jiǎn)稱瓦（ W）,常用單位為千瓦（KW）,換算關(guān)系為1KW=1000W。 注意：功率是表示做功快慢而不是表示做功多少的物理量。 規(guī)律方法指導(dǎo) 如何判斷物體的做功情況 1 .理解判斷的依據(jù) 依據(jù):做功的兩個(gè)必要因素； 重點(diǎn):抓住力作用在物體上是否有“成效”。 2 .明白不做功的三種情況 A.物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無功” 。 B.物體移動(dòng)了一段距離，但在此運(yùn)動(dòng)方

10、向上沒有受到力的作用 （如物體因慣性而運(yùn)動(dòng)），此情況叫“不勞無功”。 C.物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向互相垂直（如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng) ），此情況叫 “垂直無功”。 3 .在分析做功情況時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) A.當(dāng)物體的受力方向與運(yùn)動(dòng)方向不垂直時(shí) ，這個(gè)力就要做功。 B.一個(gè)物體同時(shí)受幾個(gè)力的作用時(shí)，有一些力做了功，有些力沒有做功.因此，講做功必須指出是哪一個(gè)力對(duì)哪一個(gè) 物體做功。 C.什么叫物體克服阻力做功：若物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一個(gè)與此方向相反的力 F的作用，我們通常說物體克服阻 力F做了功。 比如:在豎直向上，物體克服重力做功，功的大小為 W =

11、Gh; 在水平方向上，物體克服摩擦力做功，功的大小為 W = fS。 對(duì)公式W = FS的理解 1 .公式 一般式 W=FS, 常用式 W=Gh（克服重力做功）或W = f阻S（克服摩擦阻力做功）。 2 .單位焦耳（J） 3 .注意事項(xiàng) A.有力才有可能做功，沒有力根本不做功。 B.F與S的方向應(yīng)在同一直線上。（初中要求）（比如一個(gè)人提著一重物 G,從山腳順著一之字形的山路爬到山頂 此時(shí)人克服重力做功所移動(dòng)的距離并不是山路的長(zhǎng) ，而是從山腳到山頂?shù)母撸? C.做功的多少，由W= Fs決定，而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無關(guān)。 怎樣理解功率的概念 1 .物理意義表示物體做功的快慢。 2

12、.定義 物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。 3 .定義式 P=W/t 4 .國(guó)際單位 瓦(W) 5 .注意事項(xiàng) A.區(qū)別功與功率：功率與功是兩個(gè)不同的物理量 ，“功”表示做功的“多少”，而“功率”則表示做功的“快慢” “多少”與“快慢”的意義不一樣，只有在做功時(shí)間相同時(shí) ，做功多的就做功快；否則，做功多，不一定做功就快 即“功率”不一定就大，也就是說 ：功率與功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān)。 B.由P=W/t變形為P= F - v可知：功率一定時(shí)，力F與速度v成反比。 將上述歸納： 功(W) 功率(P) 概念 身-個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力作用下通 過一段距離。這個(gè)力對(duì)物體做了功

13、。 單位時(shí)間里完成功的多少。 單位 功的單位是力的單位與距離的單位的乘積牛? 米, 也叫焦耳。1J=IN。 功率的單位也是復(fù)合單位， 焦/秒，叫做 iiy =— 瓦特。 b 計(jì)算 P二更 t 其它 以卜二種情況力對(duì)物體M、做功： < 1> “不勞無功”，物體通過了距離，但沒有力作 用在物體上； < 2> “不動(dòng)無功”有力作用在物體上，物體靜止不 動(dòng)，沒有通過距離； < 3> “分而無功”，有力作用在物體上，物體也通 過了距離，但力的方向和通過的距離方向互相垂 直，沿力方向上物體沒有通過距離。 比較做功快慢的方法啟： < 1>比較相同時(shí)間內(nèi)做的功，做功多的 做

14、功快； < 2>比較做相同的功所用時(shí)間，所用時(shí) 間少的做功快； < 3>比較功和時(shí)間的比值，比值大的做 功快。 研究方法 類比法：⑴由兩種東西的一部分相似之處，推測(cè)其他部分也可能相似。 ⑵舉例：研究功率時(shí)，想到功率表示做功快慢、速度表示運(yùn)動(dòng)快慢這一相似性，推測(cè)功率在定義、定義式、單 位等方面也與速度單位組成相似。 第三部分、機(jī)械效率 1.知道利用機(jī)械工作時(shí)對(duì)工作目的物做的功叫有用功； 無用而又不得不做的功叫額外功； 總功是有用功與額外 功之和。 例如：用桶從井中打水。由于工作目的是打水，所以對(duì)水做的功是有用功，對(duì)桶做的功是額外功，人在整個(gè)提 水過程中做的功是總功。

15、7 = 2.知道機(jī)械效率等于有用功與總功之比，用公式 自 來表示，其中‘表示機(jī)械效率，W有用表示有用功, W總表不總功。 注意：由于叫用總小于吸，機(jī)械效率總小于1。 % 7 = ^^- w 3.會(huì)用公式 啟進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。 理解機(jī)械效率等于有用功與總功之比。對(duì)于這一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： ⑴會(huì)判斷有用功、額外功和總功。知道我們需要的功叫有用功； 在工作時(shí)，額外負(fù)擔(dān)而不得不做的功叫額外功； 總功是有用功與額外功之和。一般情況下，我們根據(jù)做功的目的來區(qū)分這三種功。 (2)知道增大機(jī)械效率的方法。 根據(jù)公式 性 町用十 %升可知：如果有用功不變，我們可以通過減小額外功來

16、增大機(jī)械效率， (例如 我們用輕便的塑料桶打水，而不用很重的鐵桶打水，就是運(yùn)用這個(gè)道理)；如果額外功不變，我們可以通過增大 有用功來提高機(jī)械效率；(例如，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)；當(dāng)然了，如果能在增大有用功的同時(shí)，減小額外功更好。 規(guī)律方法指導(dǎo)： 求簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是近年來中考的熱點(diǎn)問題。由于計(jì)算中涉及到總功、有 用功、額外功等抽象概念，特別是滑輪組的機(jī)械效率題目中，同一滑輪組在不同負(fù)載情況下機(jī)械效率不同，有 用功在具體情況中的形式不同，隱含條件的滲入，以及特殊形式的滑輪組等等，在學(xué)習(xí)的

17、過程中常感覺困惑， 易造成錯(cuò)解。為了解決這類問題，同學(xué)們要搞清楚以下幾點(diǎn)： 要對(duì)機(jī)械效率公式進(jìn)行歸類細(xì)化 w 甲皿 孫 根據(jù)對(duì)兩巨、『日用、『葡外的具體理解，可以將機(jī)械效率的定義式進(jìn)行如下歸類: 麗二F-泅二逸+ %啟=耳卜雙 ■qjl 則 ② (水平方向) (斜面方向) (1)在豎直方向上，G是物體重，G動(dòng)是動(dòng)滑輪重, h是物體被提升的高度，也是動(dòng)滑輪被提升的高度。 另用一 5 ,若繩重及摩擦不計(jì)，F(xiàn)是拉力，S是拉力F移動(dòng)的距離，n是動(dòng)滑輪上承擔(dān)力的繩的段數(shù)。 熊撲=二弟，= = 亦.①②③公式都適合。若是考慮繩重和摩擦力，用滑輪組把物體提升的 高度h,拉力F移動(dòng)的距離S,總?t足S=nh;只可用于①②。 (2)在水平方向上，由于物體是勻速運(yùn)動(dòng)，滑輪組對(duì)物體的拉力 F與水平地面對(duì)物體的摩擦力 f是一對(duì) 平衡力，， 怎用=g“超=聲0,即克服水平面對(duì)物體摩擦所做的功在數(shù)值上是等于有用功。 (3)在斜面方向上，f是物體與斜面之間的摩擦， L是斜面的長(zhǎng)，由于克服斜面對(duì)物體摩擦所做的功是額外 功， ? JT ? . 一 ，