简单机械和功知识归纳

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简单机械和功知识点归纳

第一部分、杠杆和滑轮

一、杠杆

1、杠杆的定义：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的，如压井的把儿。

2、杠杆的五要素：

支点O:杠杆绕着转动的点。

动力F1: 使杠杆转动的力。

阻力F2:阻碍杠杆转动的力。

动力臂L1:从支点到动力作用线的距离。

阻力臂L2:从支点到阻力作用线的距离。

3、杠杆平衡:杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于平衡状态。

杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂: F1L1= F2L2

注意：杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。

能用杠杆的平衡条件解释、设计、解决有关问题，能进行简单计算。

4、杠杆分类：

（1）省力杠杆：L1＞L2，F1＜F2。其动力臂L1大于阻力臂L2，平衡时动力F1小于阻力F2，即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大，即要费距离。如撬起重物的撬棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。

（2）费力杠杆：L1＜L2，F1＞F2。

这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2，平衡时动力F1大于阻力F2，即要用较大的动力才能克服阻力完成工作，但它的优点是杠杆工作时，动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便，也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费力杠杆。

（3）等臂杠杆：L1=L2，F1=F2。

这类杠杆的动力臂L1等于阻力臂L2，平衡时动力F1等于阻力F2，工作时既不省力也不费力，如天平、定滑轮就是等臂杠杆。

列表如下：

杠杆种类构造特点

应用举例优点缺点

省力杠杆L1＞L2省力费距离钳子、起子

费力杠杆L1＜L2省距离费力钓鱼杆、理发剪刀

等臂杠杆L1=L2改变力的方向天平、翘翘板

注意：没有既省力、又省距离的杠杆。

二、定滑轮、动滑轮、滑轮组

5、定滑轮定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。特点：使用定滑轮不

省力，但可以改变力的方向。

6、动滑轮定义：轴和物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。特点：使用动

滑轮可以省一半力，但不改变力的方向，且多移动一倍的距离。

7、滑轮组：由定滑轮和动滑轮组合而成的。特点：使用滑轮组会省力，可能会改变用力方向，一定费距离。

8、使用滑轮组时，重物和动滑轮由几段绳子承担，作用在绳子末端的拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一，若动滑轮重不计，则F=G/n。

注意：

（１）要严格区别“用力”和“省力”，用力F=G物/n；省力F′=（1-1/n）G物。（２）数绳子段数可以用“隔离法”：假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子，如图所示，n=4。

9、知道斜面也是一种简单机械。其特点是：高度一定时，斜面越长越省力。例如盘山路。

规律方法指导

1．正确理解力臂的概念

力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对杠杆的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关，支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。力的大小相同时，力臂是影响杠杆转动的物理量。

如图甲所示，若分别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2，使杠杆缓缓绕O点转动，当然力F2较小，因为F2的力臂较大。

如图乙中，若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2，使杠杆缓缓绕O转动，我们发现力F1较小，原因同样在于F1的力臂较大。

应用中必须留心力臂的画法。千万不要把支点到力作用点的连线误认为是力臂。

图乙中我们还可以看到，若作用点不变，力的方向发生改变，那么力臂也会随着改变，F1的力臂是l1，F2的力臂是l2，而且力臂不一定在杠杆上（如l2）。

2．正确理解杠杆平衡表示什么意思及平衡条件是什么

当有两个力或几个力作用在杠杆上，能使杠杆分别按两个不同方向转动（常用顺时针或逆时针来区别），若杠杆保持静止不动或匀速转动时，则我们说杠杆平衡了．根据实验可得出杠杆平衡的条件是，即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。

应该注意所谓动力与阻力并无严格区别，比如天平测量物体质量时，被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力，哪个是阻力，在这里区分动力与阻力目的在于区别使杠杆转动的方向不同而已。

3．怎样判断滑轮组的用力情况

使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即。因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。

用“连动法”，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象，n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的力。

从上面还可以看出，同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。

第二部分、功和功率

1、理解功的知识

要点诠释：

知道功是力和在力的方向上移动的距离的乘积；功的公式是W=FS，单位是J。

注意：由功的定义和功的公式可知做功要满足的二要素是：作用在物体上的力；在力的方向上通过的距离。能根据功的知识解释是否做功、用W=FS进行简单计算。

2、功的原理：使用任何机械都不省功。

3、理解功率的概念

要点诠释：

知道单位时间做的功叫功率；它是表示做功快慢的物理量。其定义式为P=Ｗ/t，

国际单位为瓦特，简称瓦（W），常用单位为千瓦（KW），换算关系为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。

规律方法指导

如何判断物体的做功情况

1.理解判断的依据

依据:做功的两个必要因素；

重点:抓住力作用在物体上是否有“成效”。

2.明白不做功的三种情况

A.物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。

B.物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)，此情况叫“不劳无功”。

C.物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)，此情况叫“垂直无功”。

3.在分析做功情况时还应注意以下几点

A.当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。

B.一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功.因此,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。

C.什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。

比如:在竖直向上,物体克服重力做功,功的大小为W＝Gh;

在水平方向上,物体克服摩擦力做功,功的大小为W＝fS。

对公式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.单位焦耳(J)

3.注意事项

A.有力才有可能做功,没有力根本不做功。

与S的方向应在同一直线上。(初中要求)(比如一个人提着一重物G,从山脚顺着一之字形的山路爬到山顶,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高)

C.做功的多少,由W＝Fs决定,而与物体的运动形式无关。

怎样理解功率的概念

1.物理意义表示物体做功的快慢。

2.定义物体在单位时间内所做的功。

3.定义式P＝W/t

4.国际单位瓦(W)

5.注意事项

A.区别功与功率：功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功

率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样，只有在做功时间相同时,做功多的就做功快；否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大，也就是说:

功率与功和时间两个因素有关。

B.由P＝W/t变形为P＝F·v可知:功率一定时,力F与速度v成反比。

将上述归纳：

功（W）功率（P）

概念当一个力作用在物体上，物体在这个力

作用下通过一段距离。这个力对物体做

了功。

单位时间里完成功的多少。

单位功的单位是力的单位与距离的单位的乘

积牛·米，也叫焦耳。。

功率的单位也是复合单位，焦/

秒，叫做瓦特。

计算

其它以下三种情况力对物体不做功：

<1>“不劳无功”，物体通过了距离，

但没有力作用在物体上；

<2>“不动无功”有力作用在物体上，

物体静止不动，没有通过距离；

<3>“劳而无功”，有力作用在物体

上，物体也通过了距离，但力的方向和

通过的距离方向互相垂直，沿力方向上

物体没有通过距离。

比较做功快慢的方法有：

<1>比较相同时间内做的功，做

功多的做功快；

<2>比较做相同的功所用时间，

所用时间少的做功快；

<3>比较功和时间的比值，比值

大的做功快。

研究方法

类比法：⑴由两种东西的一部分相似之处，推测其他部分也可能相似。

⑵举例：研究功率时，想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性，推测功率在定义、定义式、单位等方面也与速度单位组成相似。

第三部分、机械效率

1．知道利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功；无用而又不得不做的功叫额外功；总功是有用功与额外功之和。

例如：用桶从井中打水。由于工作目的是打水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。

2.知道机械效率等于有用功与总功之比，用公式来表示，其中表示机械效率，W有用表示有用功，W总表示总功。

注意：由于总小于，机械效率总小于1。

3．会用公式进行简单计算。

理解机械效率等于有用功与总功之比。对于这一个知识点，应该注意以下几点：

(1)会判断有用功、额外功和总功。知道我们需要的功叫有用功；在工作时，额外负担而不得不做的功叫额外功；总功是有用功与额外功之和。一般情况下，我们根据做功的目的来区分这三种功。

(2)知道增大机械效率的方法。

根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。

规律方法指导：

求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同

一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点：

要对机械效率公式进行归类细化

根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：

（1）在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。∴，若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n是动滑轮上承担力的绳的段数。，；①②③公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力，用滑轮组把物体提升的高度h,拉力F移动的距离S，总满足S=nh；只可用于①②。

（2）在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，∴，即克服水平面对物体摩擦所做的功在数值上是等于有用功。

(3）在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦，L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，

∴；