❶ 初中物理有关与杠杆和滑轮的公式
杠杆公式如下:
总动力矩=总阻力矩
力矩=力*力到支点的距离
滑轮没有公式,只有受力分析
定滑轮两边拉力相等
动滑轮拉力为动滑轮所受重物重力的二分之一
等等等,需要具体问题具体分析的
❷ 高赏求初三物理杠杆滑轮知识点,计算公式公式,越细越好
杠杆平衡条件 F1 L1 = F2 L 2 杠杆平衡条件也叫杠杆原理
滑轮组 F = G / n
F =(G动 + G物)/ n
SF = n SG 理想滑轮组
忽略轮轴间的摩擦
n:作用在动滑轮上绳子股数
功 W = F S = P t 1J = 1N?m = 1W?s
功率 P = W / t = Fυ 1KW = 103 W,1MW = 103KW
有用功 W有用 = G h(竖直提升)= F S(水平移动)= W总 – W额 =ηW总
额外功 W额 = W总 – W有 = G动 h(忽略轮轴间摩擦)= f L(斜面)
总功 W总= W有用+ W额 = F S = W有用 / η
机械效率 η= W有用 / W总
η=G /(n F)
= G物 /(G物 + G动) 定义式
适用于动滑轮、滑轮组
❸ 初中物理,杠杆滑轮
设绳子顶点为C,当杆水平时,绳子与杆构成一个直角三角形,AB=AC,三角形为等腰直角三角形,绳子CB与AB成45度角,杆受两个力平衡,T1*L*(√2/2)=G*L*1/2,当杆与水平成45度角时,ABC为等腰三角形,且角A=60度,绳子与杆夹角为60度,T2*L*(√3/2)=G*L*(1/2)*(√3/2) 得T1=(1/√2)G,T2=(1/2)G ∴比值为(√2/1)
❹ 急需初中物理杠杆滑轮的应用习题,带答案的
第十三章 (四、杠杆五、其他简单机械)(A卷)
❺ 谁能帮忙出一套初中物理滑轮和杠杆习题
1、 如图1所示,工人在1分钟内将质量为80千克的重物匀速提高了3米,所用拉力为500牛,求滑轮组的机械效率和工人做功的功率。若仍用此滑轮组将重1600牛的货物匀速提高,所用的拉力至少多大?(绳重及轮轴处摩擦忽略不计,g=10牛/千克)
2、如图2所示,不考虑轮和轴的摩擦及绳重,人拉绳的力F=50牛时,能提起90牛的物体,使物体匀速上升50厘米,求:
(1)滑轮组的机械效率(2)如果仍用此滑轮组,匀速提起190牛顿的物体,人拉绳子的力至少要多大?
3、 利用如图3所示的滑轮组提升重物,设绳重和滑轮轴处摩擦不计。求:(1)若用250牛的拉力,恰好能把400牛的重物,以0.5米/秒的速度匀速提升上来,动滑轮重是多少牛?拉力做功的功率是多少瓦?(2)仍用此滑轮组提起700牛的物体,使它匀速升高5米,拉力F做的有用功是多少焦?总功是多少焦4、如图4所示,利用滑轮组在水平地面上拉重物,物重3000牛,10秒钟内匀速移动距离为5米,绳端拉力400牛,若滑轮组的机械效率为70%,求:
(1)有用功多少焦?
(2)地面对物体的摩擦阻力为多少牛?
(3)拉力的功率是多大?5、在某建筑工地上,用如图6所示滑轮组提升沙石,已知以1米/秒的速度提升1000牛的重物时,所用的拉力为260牛,现要以同样的速度提升600牛的重物升高4米。求:滑轮组此时的机械效率?此时拉力做功的功率是多少?(绳重和轴处摩擦忽略不计)6、某人站在岸上,利用水平放置的滑轮组使湖中的船匀速靠岸。已知滑轮组由两个动滑轮和一个定滑轮组成,滑轮自重不计,船重8.0×104牛,船移动时受到水的阻力是船重的0.01倍,船受到滑轮组的拉力始终沿水平方向,人水平拉绳的力为240牛,船靠岸的速度是0.2米/秒。
求:(1)滑轮组的机械效率;
(2)人拉绳的功率。
7、用如图所示的滑轮组提升重物。
(1)若用200牛的拉力将480牛的跷镌人偬嵘?米,求滑轮组的机械效率。若提升重物过程中克服滑轮轴处摩擦阻力及绳重所做的功为60焦耳,求动滑轮重。
(2)若仍用此滑轮组,将1000牛重的货物匀速提升4米,若提升重物过中程克服滑轮轴处摩擦阻力及绳重所做的功变为200焦耳,求拉力所做的功。
8、某人站在地面上使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,向下用力将地面上的2×103牛的重物匀速得升4米高,不计摩擦,人做功1×104焦。求:
(1)人实际用的拉力多大?
(2)若用这一滑轮组匀速提升另一重物到相同高度,人做功 1、5×104 焦,求此时的机械效率?
9、有一体积为0、1米3,重6860牛的重物不慎落入水中,现用图示滑轮组进行打捞,将其在水中匀速上提2米。求:
(1)重物受到的浮力及滑轮挂钩A受到的拉力各为多少?
(2)若每个滑轮重均为120牛,不计绳重及摩擦,F做功多
10、在码头岸上某人以恒定速度用绳通过定滑轮拉船使船靠岸,不计摩擦力,当绳与水平面成θ角时,则船的速度多大?船速变大了还是变小了165高
11给你两只滑轮,细绳,11塑料袋,说明把一堆小零件分成三等份的方法。(滑轮、细绳、塑料袋重不计,摩擦不计)旧资料
杠杆习题
1.一根硬棒,在力的作用下,如果能够________,这根硬棒就叫杠杆;杠杆的五要素是:_________,_________,_________,_________,_________。
2.杠杆的平衡条件是:_________,它的数学表达式是:__________。
3.用杠杆撬一块质量为1t的石头,如果动力臂为200cm,阻力臂为20cm,那么至少要用________的动力才能把石头撬动。
4.使用杠杆要省力,应当用动力臂______阻力臂的杠杆;如果使用的是费力杠杆,应使动力臂_______阻力臂,使用此类杠杆可以________;天平是________杠杆;不论哪类杠杆都不能既_________又_________。
5.下列事例中,利用了杠杆工作的是( )
A.在湖水中用浆划水
B.用弹簧测力计测量物体的重力
C.用打气筒给自行车打气
D.跳伞运动员利用降落伞从空中落下
6.下列属于省力杠杆的是( )
A.夹酒精棉球的镊子
B.吊车上的起重臂
C.拔铁钉的羊角锤
D.往锅炉里送煤的铁锹
7.两个小孩坐在跷跷板上恰好平衡在水平位置,此时( )
A.两个小孩的重力相等
B.两个小孩到支点的距离一定相等
C.两个小孩的质量一定相等
D.两个小孩的重力和他们各自到支点的距离的乘积相等
8.如图12.4,杠杆处于平衡状态,则力F的力臂是( )
杠杆答案
1.绕着固定的点转动 支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂
2.动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1×L1=F2×L2
3.1000N
4.大于 小于 省距离 等臂 省力 省距离
5.A 6.C 7.D 8.B
❻ 初三物理力与机械题型与解析,特别是杠杆和滑轮
例1、 画出下列图中所示的杠杆(支点为O)的力臂。
解:
例2、 扁担长m,两端物体的重力分别为G1=500N,G2=300N。若不考虑扁担的重力。⑴人的肩头应在什么位置,扁担才平衡?⑵若扁担两端同时增加G=100N的重力,肩头应在什么位置?
解:⑴以肩为支点,前后两物体作用力的力臂分别
扁担平衡时,有
500NN
∴)
(2)扁担两端同时增加100N重力后
F1’ =(500+100)N=600N
F2’=(300+100)N=400N
F1’·1’=F2’(-1’)
解得1’=0.8m(肩头距前面物体0.8m)
例3、一根长为的均匀木条,支点在中点时正好平衡,如果把其左端的一半锯下迭放在剩余部分上面(如图)木条还能保持平衡吗?为什么?
解:根据杠杆平衡的条件来分析,但不能直接代公式,把左端锯下的木条迭放在剩余部分上面,当不知能否平衡,所以须先分别算出各段重力对支点O的力距(F· l)。
画出杠杆的示意图,设木条重G
=
∵
∴木条不能保持平衡
例4、有一个结构不明的滑轮组,只知道拉力F向下拉绳子时,每拉下12m,重物就上升3m,拉力F=400N,重物为多大,试画出滑轮的结构图。
解:对于滑轮组的问题,要弄清:(1)绳端移动的距离s与重物上升的距离h,绳子的段数n之间的关系是s=nh; (2)判断滑轮组绕绳的段数的方法,用一条虚线把动滑轮组和定滑轮“切割”开,再数直接与动滑轮组相连的“绳子段”有几(n)个,就有几(n)段绳; (3)滑轮组上的绳的绕法有两种:一是将绳的一端固定在动滑轮的钩上,拉力方向向上。二是将绳的一端固定在定滑轮的钩上,拉力方向向下。
s=nh
n=
F=
G=nF=4400N=1600N
滑轮组的结构如图所示
例5、如图甲所示,用F=10N的力,拉着物体在地面上匀速运动,则物体与地面的摩擦力是多大?若物体向前移动1m,绳子要拉过多少m?
解:由图甲可知,滑轮组用3段绳子拉物体运动, 我们对滑轮B及物体进行受力分析,如图乙所示,
设摩擦力为f。
F1=3F,f=F1’ 而F1’=F1
则f=F1=3F=3
若物体移动1m,动滑轮上三段绳子都要移动1m,故绳子自由端需拉过3m。
❼ 初中滑轮杠杆解题技巧
1 记公式 杠杆:F1*L1=F2*L2
滑轮: F=1/N*G V绳=N*V物 S绳=N*S物 (N代表动滑轮上绳的段数)
2 要学会画受力分析
3 一般他不会出单独的杠杆 滑轮的题会结合浮力一起出
❽ 一道有关滑轮和杠杆的初三物理题求教,谢谢!
(1)底下也固定了,说明最底下的那个滑轮是定滑轮,而上面两个滑轮是运动的,它们是动滑轮,这样以来,承担物重的绳子段数为4段(你可以这样想,假如我头朝下,身体倒立去看这个滑轮组是怎样的?这样可大大降低思考的难度)
(2)从杠杆来看B端1000牛的货物在A端需要向下用的力为:1000牛*2=2000牛(因为动力臂是阻力臂的一半,即BO=2AO)
(3)从滑轮组来看:有用功为W=Gh=2000牛*h
总功为:W=Fs=F*4h
(4)从该装置的机械效率是 80%可知:
(2000牛*h)/(F*4h)=80%
解此方程得:F=625牛
❾ 麻烦帮忙找一些初中物理电学难题和杠杆滑轮的难题,压轴题,拉分题(酌情加分)
一道中考试题试着做做
❿ 初三物理有关杠杆滑轮的知识点
第十二章《力和机械》复习提纲
一、弹力
1、弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
2、塑性:在受力时发生形变,失去力时不能恢复原来形状的性质叫塑性。
3、弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力,弹力的大小与弹性形变的大小有关
二、重力:
⑴重力的概念:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物体是:地球。
⑵重力大小的计算公式G=mg 其中g=9.8N/kg 它表示质量为1kg 的物体所受的重力为9.8N。
⑶重力的方向:竖直向下 其应用是重垂线、水平仪分别检查墙是否竖直和 面是否水平。
⑷重力的作用点——重心:
重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀外形规则物体的重心,在它的几何中心上。如均匀细棒的重心在它的中点,球的重心在球心。方形薄木板的重心在两条对角线的交点
☆假如失去重力将会出现的现象:(只要求写出两种生活中可能发生的)
① 抛出去的物体不会下落;② 水不会由高处向低处流③ 大气不会产生压强;
三、摩擦力:
1、定义:两个互相接触的物体,当它们要发生或已发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力就叫摩擦力。
2、分类:
3、摩擦力的方向:摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,有时起阻力作用,有时起动力作用。
4、静摩擦力大小应通过受力分析,结合二力平衡求得
5、在相同条件(压力、接触面粗糙程度相同)下,滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
6、滑动摩擦力:
⑴测量原理:二力平衡条件
⑵测量方法:把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计水平拉木块,使木块匀速运动,读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
⑶ 结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。由前两结论可概括为:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度大小等无关。
7、应用:
⑴理论上增大摩擦力的方法有:增大压力、接触面变粗糙、变滚动为滑动。
⑵理论上减小摩擦的方法有:减小压力、使接触面变光滑、变滑动为滚动(滚动轴承)、使接触面彼此分开(加润滑油、气垫、磁悬浮)。
练习:火箭将飞船送入太空,从能量转化的角度来看,是化学能转化为机械能太空飞船在太空中遨游,它 受力(“受力”或“不受力”的作用,判断依据是:飞船的运动不是做匀速直线运动。飞船实验室中能使用的仪器是 B (A 密度计、B温度计、C水银气压计、D天平)。
四、杠杆
1、 定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
说明:①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。
2、 五要素——组成杠杆示意图。
①支点:杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。
②动力:使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。
说明 动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反
④动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。
画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签
⑴ 找支点O;⑵ 画力的作用线(虚线);⑶ 画力臂(虚线,过支点垂直力的作用线作垂线);⑷ 标力臂(大括号)。
3、 研究杠杆的平衡条件:
① 杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
② 实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。
③ 结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成:F1 / F2=l2 / l1
解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。(如:杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。)
解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4、应用:
名称 结 构
特 征 特 点 应用举例
省力
杠杆 动力臂
大于
阻力臂 省力、
费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力
杠杆 动力臂
小于
阻力臂 费力、
省距离 缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力
不费力 天平,定滑轮
说明:应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆。
五、滑轮
1、 定滑轮:
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:等臂杠杆
③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动
的距离SG(或速度vG)
2、 动滑轮:
①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,
也可左右移动)
②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍
的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F= 1 2G只忽略轮轴间的摩擦则 拉力F= 1 2(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)
3、 滑轮组
①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
②特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F= 1 n G 。只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F= 1 n (G物+G动) 绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)
④组装滑轮组方法:首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。
九年级物理第十三章力和机械知识点
第一节 弹力 弹簧测力计
一、弹力
物体由于弹性形变而产生的力叫弹力。
1、物体受力发生形变,不受力时又恢复原来的形状的特性叫弹性。(如轻压直尺它发生形变,撤去压力,直尺恢复原状;把橡皮筋拉长,松手后,橡皮筋又恢复原状;压缩弹簧,松手后,弹簧也能恢复原状等等)
2、物体形变后不能自动恢复原来的形状的特性叫塑性。(如橡皮泥用力捏后松手它不能恢复原状;面团用力握后松手它也不能恢复原状)
3、任何物体只要发生弹性形变,就一定会产生弹力。(如书放于桌面,书和桌子都发生了弹性形变,只不过这种形变量很小,我们不易观察,那么书和桌子之间就存在着相互作用的弹力,我们平常称它们为压力和支持力。)我们平时说的压力、支持力、拉力、弹力、张力等等都是由于物体发生弹性形变而产生的,这些力实质上都是弹力。
4、弹力产生于直接接触的物体之间,并以物体产生弹性形变为先决条件,不相互接触的物体之间是不会发生弹力作用的。
二、弹簧测力计
1、原理:弹簧受到的拉力越大,它的伸长就越长。
弹簧测力计只有在弹性形变范围内,它的伸长量才跟它受到的拉力成正比。如果超出弹性形变范围,它就要损坏。
2、使用方法
(1)使用前观察:指针是否指零刻线、量程、分度值。
(2)使用时注意
①不要超过它的量程。
②拉动时要避免与外壳摩擦,以免影响测量的准确程度(尽量保证弹簧测力计内弹簧伸长的方向与所测得力在同一条直线上,即可避免上述摩擦)。
③读数时,视线要与刻度板表面垂直。
第二节 重力
一、重力的概念
宇宙间任何两个物体之间都存在互相吸引的力,这就是万有引力。大到天体之间,小到灰尘之间,以及地球与它附近的物体之间都存在万有引力。万有引力的大小与物体的质量有关,正是万有引力把地球和其他行星束缚在太阳系中,围绕太阳运转。
我们把由于地球的吸引而使物体受到的力,叫重力。重力符号为G,单位为N。
1、地球附近的一切物体,无论是固体、液体还是气体,都受到地球的吸引。重力通常叫做重量。
2、由于物体间力的作用是相互的,地球吸引物体的同时,其他物体对地球也有吸引作用,而重力特指地球对其他物体的吸引力。
3、重力的施力者是地球,受力者是物体。
4、我们身边的物体,质量比太阳、行星、月球小得多,它们之间的万有引力非常小,小到我们不能察觉,比起地球对它的重力来说,就可以忽略不计了。
二、重力的三要素
1、重力的大小
(1)物体所受重力的大小与质量成正比,其关系为 或 ,g=9.8N/kg。
(2)重力的大小可用弹簧测力计测出。
注意: (或 )中的g为重力与质量的比例常数,数值为9.8N/kg,意思是在地面附近质量为1kg的物体,受到的重力是9.8N。
在粗略计算时g可取10N/kg。
利用 计算时,要注意式中各量的单位,m的单位是kg,g的单位是N/kg,G的单位是N。
2、重力的方向
由于重力作用的效果是将物体拉向地面,因此重力的方向总是竖直向下的。
利用重力的方向总是竖直向下的这一特性,可以制成重垂线来检查墙壁是否竖直,也可以在水平仪上悬挂一个重垂线,检查物体表面是否水平。
3、重力的作用点
重力在物体上的作用点叫重心。
(1)重心的位置
物体的重心位置与物体的形状、材料是否均匀有关。对于材料均匀、形状规则的物体、重心在它的几何中心上;例如均匀细棒的重心在棒的中点,均匀球的重心在它的球心。
(2)重力与质量的区别和联系
重力虽与质量有关,但它与质量是完全不同的两个概念。它们的区别是本质上的,绝不可混为乙谈,它们的联系则仅在数值上。下面的表格有较为全面的归纳。
重力 质量
符号(名称字母) G m
定 义 由于地球的吸引而使物体受到的力 物体含有物质的多少
区
别 特 点 ①有大小、方向、作用点三要素
②同一物体在地球上不同的位置所受重力是不同的(同一物体在高纬度地区和低海拔地区受到的重力较大,在低纬度和高海拔地区受到的重力较小)
③重力的方向总是竖直向下的 ①只有大小
②同一物体质量部随物体的形状、状态、位置的改变而改变(为一定值)
③没有方向
单 位 N kg
测量工具 弹簧测力计 天平
联 系 (g=9.8N/kg)
第三节 摩擦力
一、摩擦力
1、定义:两个互相接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。
2、产生的条件:(1)两个物体要相互接触;(2)两物体要发生相对运动;(3)两物体之间要有正压力。
3、作用效果:阻碍物体间的相对运动。
4、方向:与物体相对运动方向相反。
5、施力物体:是相互接触的物体。
6、摩擦的种类:滑动摩擦、滚动摩擦等。
(1)滑动摩擦是指一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦;滚动摩擦是指一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。
(2)滚动摩擦是比较复杂的物理现象,不能称作滚动摩擦力。
(3)在压力相同的情况下,滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
(4)还有一种摩擦叫静摩擦。两个相互接触哦物体,在外力作用下有相对运动趋势而又保持相对静止时,在接触面间产生的摩擦力叫静摩擦力。如推桌子却没推动,这时在桌子与地面间就产生了静摩擦,它阻碍了桌子与地面间的相对运动趋势,其方向总是与物体相对运动趋势的方向相反,由于物体仍保持静止状态,所以静摩擦力总与外力平衡,当外力逐渐增大时(但物体仍没有运动起来),静摩擦力也随之增大。当外力增大到某一程度物体运动起来后,在接触面间产生的就不再是静摩擦力。
二、滑动摩擦力大小的决定因素
1、跟压力大小有关:在其他条件相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
2、跟接触面的粗糙程度有关:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
注意:这里采用的研究方法叫控制变量法。这种方法在今后的学习中经常采用。
本实验的测量原理是:二力平衡条件。如图所示,
物体在水平拉力F的作用下,在水平面上做匀速直线
运动,拉力F和摩擦力F′是一对平衡力,大小相等,
即F′=F,由弹簧测力计的示数即可知道摩擦力的大小。
三、增大和减小摩擦的方法
1、增大有益摩擦的方法:使接触面粗糙、增大压力。例如在汽车轮胎上刻上花纹,以防打滑;啤酒瓶颈握在手中时,如果要下滑,我们只有握得更紧就不会再滑。这两种方法前者就是使接触面粗糙,后者则是增大压力。
2、减小有害摩擦的方法:减小压力,使接触面变得光滑些;用滚动代替滑动;使相互接触的表面分开(如加润滑油和用压缩空气或电磁场使摩擦面脱离接触)。
第四节 杠杆
一、杠杆
1、定义:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
(1)“硬棒”不一定是棒,泛指有一定长度的,在外力作用下不变形的物体。
(2)杠杆可以是直的,也可以是任何形状的。
2、杠杆的七要素
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点,用字母“O”表示。它可能在棒的某一端,也可能在棒的中间,在杠杆转动时,支点是相对固定的。
(2)动力:使杠杆转动的力,用“F1”表示。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力,用“F2”表示。
(4)动力作用点:动力在杠杆上的作用点。
(5)阻力作用点:阻力在杠杆上的作用点。
(6)动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离,用“l1”表示。
(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。
3、杠杆示意图的画法:(1)根据题意先确定
支点O;(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线
延长;(3)从支点向力的作用线画垂线,并用l1和
l2分别表示动力臂和阻力臂。如图所示,以翘棒为例。
第一步:先确定支点,即杠杆绕着哪一点转动,用字母“O”表示。如图甲所示。
第二步:确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起,则人应向下用力,画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反,在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动,则阻力是石头施加给杠杆的,方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步:画出动力臂和阻力臂,将力的作用线正向或反向延长,由支点向力的作用线作垂线,并标明相应的“l1”“l2”, “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂,如图丙所示。
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
(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。
第五节 其他简单机械
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)
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。
(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
(1)定义:工作时,轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。(如下左图所示)
(2)实质: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�6�12r=F2�6�1r,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。(如上右图所示)
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。
二、滑轮组
1、定义: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)。
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)
n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5
s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h
A B C D E F
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
1、定义: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。如右图所示。
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)。