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1、简单机械知识点总结 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。
2、 （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 （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
3、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 F1F2，这种杠杆使用时可省力（即用
4、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F1F2，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）。 l1 l2 O O l1 l2 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
5、。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
6、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 2r=F2 r， 得出 21 2 1 FF，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则GF 2 1 1 。 （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
7、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。 不动 可动 F2 F1 B A G O l1l2 F1 B B G G A A s h F1向上 O F1 l2 s=2h 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 物 G n F 1 （条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。 注意： 如果不忽略动滑轮的重量则
8、： 滑物 GG n F 1 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： 物绳 nVV n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5 总 GF 2 1 总 GF 3 1 总 GF 3 1 总 GF 4 1 总 GF 4 1 总 GF 5 1 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G n F 1 的关系，求出动滑轮
9、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
10、=F2l2， 即 F1R=F2r， Rr， F1F2，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 F F F F F F F F l1 l2 O 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： 、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=W总 斜面： W有用= Gh 2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功
11、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=f L 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 斜面： W总= fL+Gh=FL 4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组 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% 。 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： 原 理： 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 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。 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。 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。 G F L h W有 用 W 总 = Gh FL = Gh FS = Gh Fh = G F = Gh FS = Gh F2h = G 2F = Gh FS = Gh Fnh = G nF = W 有 用 W 总 = Gh FS =