初三物理人教版简单机械知识点总结

人教版简单机械知识点总结

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“F 1”表示。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F 2”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“l 1”表示。

（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l 2 ”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l 1和

l 2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“F 1”表示。这个力F 1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“F 2”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“l 1”“l 2”， “l 1”“l 2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。

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

（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。

（一）基本方法

对于滑轮或滑轮组的拉力（F）或机械效率（），一般分为三种状态：

a. 理想状态：即不计滑轮的重（）、绳重（）、摩擦力（），此时，拉力，机械效率。

b. 半理想状态：只计，不计，此时拉力，机械效率。

c. 实际状态：只计G动、G绳、G f，，此时拉力，机械效率。

（二）滑轮组打捞问题

如图所示，设动滑轮对重物的拉力为T，绳子自由端的拉力为F，（半理想）则

（1）物体在水中，有

（2）出水前有（n为动滑轮上绳子的股数）出水后，有

（3）物体在水中拉力做的有用功

（4）机械效率：（其中是绳自由端移动的距离，h 为物体上升的高度）

（三）“倒下”的滑轮

1. 使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为f ，若拉力作用在绳的自由端，有

，则可省力一半，如图（a ）所示；若拉力作用动滑轮轴上，有，如图（b ），这时反而费力。可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处。

2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：，其中分别指绳的自由端移动的距离、速度，分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，是指动滑轮上绳子的股数。

3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。

4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即。

5．在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。

（四） 根据要求设计滑轮组

（1）根据要求确定动滑轮上绳的段数。

（2）根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。

设想如果需要n 段绳（n 为偶数）那么就需要

n 2个动滑轮和n 2

个定滑轮。穿绳组装时，绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上（这叫做“偶定”），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即()n -12

个定滑轮。 如果n 为奇数，则需要n -12

个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上（这叫做“奇动”），这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即n -12个定滑轮。 上述方法叫“奇动偶定”。

图6

图7

例5.如图8所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为，水的密度为，滑轮组的机械效率是70%。（g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计）求：

（1）圆柱体在水中所受的浮力。

（2）若圆柱体从H＝16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功。

（3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？

图8 图9