簡單機械{槓桿類----槓桿、滑輪、輪軸;斜面類---斜面、劈、螺旋。
1.槓桿
a. 概念
a.槓桿的定義:一根硬棒在力的作用下能繞固定點轉動,這根硬棒叫做槓桿.
槓桿可以是直的,也可以是彎的.
b.支點:槓桿繞著轉動的點叫做支點,用o表示.
c.動力:使槓桿轉動的力叫做動力,用f1表示.
d.阻力:阻礙槓桿轉動的力叫做阻力,用f2表示.
動力和阻力是相對的,如利用桿秤稱物體時,就無法確定哪個力為動力,哪個力為阻力,此時可以人為規定.
e.力的作用線:過力的作用點沿力的方向所引的一條直線叫做力的作用線.力的作用線用虛線表示.
f.動力臂:從支點到動力作用線的垂直距離,叫做動力臂.用l1表示.
g.阻力臂:從支點到阻力作用線的垂直距離,叫做阻力臂.用l2表示.
力臂可能在槓桿上,也可能不在槓桿上.當力的作用線通過支點時,該力的力臂為零,該力對槓桿的轉動沒有影響.
b作力臂的程式
先找出支點,再作力的作用線,然後從支點作力的作用線的垂線.
c槓桿的平衡條件
a.槓桿平衡:槓桿靜止不轉或者勻速轉動都叫做槓桿平衡.
b.力矩
i.物理意義:力矩是度量力對物體產生轉動效應的物理量.
ii.定義:力和力臂的乘積叫做力對支點的力矩.力矩用字母m表示,m=fl.
iii.單位:牛·公尺(n·m)
iv.分類:根據力的作用效果,分為順時針力矩和逆時針力矩兩種.
c.槓桿平衡的條件(槓桿原理);動力乘以動力臂等於阻力乘以阻力臂,即:動力矩=阻力矩.
數學表示式:fll1=f2l2,即m動=m阻.
說明:i.在使用公式時,公式等號兩邊相同物理量的單位要一致.
ii.若動力矩和阻力矩不止乙個時,槓桿的平衡條件可擴充套件為:順時針的力矩之和等於逆時針的力矩之和.用公式表示為:∑m順=∑m逆.
d.槓桿的分類
槓桿:等臂槓桿、不等臂槓桿(省力槓桿和費力槓桿)
槓桿原理若用比例式表示,可以寫成:
上式表明,槓桿平衡時l1是l2的幾倍,fl就是f2的幾分之一.
i.等臂槓桿(l1=l2,fl=f2)
常見的有:定滑輪、天平的橫樑等.
ii.省力槓桿(l1>l2,fl 常見的有:撬棒、鍘刀、羊角錘、道釘撬、手推車、行李車、鋼絲鉗、核桃鉗、鐵匠剪刀、抽水機的柄、開瓶蓋的起子等.
利用省力槓桿可以省力,但要多移動距離.
iii.費力槓桿(l1f2)
常見的有:鐵鍬、鏟車、鑷子、火鉗、筷子、笤帚、船槳、釣魚杆、汽車吊、理髮剪刀、人的前臂、縫紉機的踏腳板等.
利用費力槓桿雖然費力,但可以省距離.
在日常生活中不少器具是由多種槓桿組合起來的,如指甲剪、垃圾桶等器具上既有省力槓桿,又有費力槓桿.
e測量物體質量的工具
i.天平天平的橫樑是一根等臂槓桿.
用天平稱物體質量時,移動遊碼相當於向天平右盤中加小砝碼,因此橫樑平衡時m物=m砝+m遊.
ii.桿秤、案秤、台秤和磅秤,它們都不是等臂槓桿,因此利用它們可以稱量質量比秤砣(或槽碼)的質量大得多的物體的質量.
f.最小動力問題
由fll1=f2l2可得:.
上式表明,槓桿平衡時,若f2l2一定,則l2最大時,fl最小.
據幾何知識可知:
i.若已知支點和動力作用點,則這兩點之間的線段是最大的動力臂.
ii.對於圓輪,若支點和動力作用點均在圓周上,則直徑是最大的動力臂.
有些較複雜的最小動力問題,還需利用數學上其他的一些極值知識來求解.
2.滑輪和滑輪組
a.滑輪
周邊有槽,能繞軸心轉動的圓輪叫做滑輪.
滑輪:定滑輪——工作時軸心不隨重物一起移動的滑輪.
動滑輪——工作時軸心隨重物一起移動的滑輪.
i.定滑輪
定滑輪實質上是乙個等臂槓桿.
使用定滑輪不省力,但可以改變施力的方向.
ii.動滑輪
通常使用的動滑輪實質上是乙個動力臂為阻力臂二倍的省力槓桿.
使用動滑輪可以省一半力,但不能改變施力的方向.
b滑輪組
定滑輪和動滑輪的組合叫做滑輪組.
使用滑輪組可以省力,可以省距離,可以改變施力的方向,但不可以同時既省力、又省距離.
滑輪組的省力情況,通常採用隔離法和整體法結合起來分析.即先將動滑輪和重物從整個系統中隔離出來作為乙個整體,再全面分析該整體的受力情況,然後據力的平衡條件即可得出動力和阻力大小之間的關係.
3.輪軸
由輪和軸組成、能繞共同軸線旋轉的簡單機械,叫做輪軸.
輪軸實質是可以連續旋轉的槓桿.
i.當動力作用在輪上,阻力作用在軸上時,使用輪軸省力,但要多移動距離.
常見的有:轆轤、手搖捲揚機、汽車駕駛盤、自行車的龍頭、擰螺絲的板手、擰螺絲釘的螺絲刀、自行車上的龍頭和前叉、腳踏板和大齒輪組成的輪軸等.
ii.當動力作用在軸上,阻力作用在輪上時,使用輪軸費力,但可少移動距離.如自行車上的飛輪和後輪組成的輪軸等.
在現代工農業生產中,很多機械和機器是由多種簡單機械組合起來的,如差動滑輪就是由輪軸和動滑輪組合起來的,起重機就是由槓桿和滑輪組組合起來的.
4.機械功
a.定義
物理學中把力和物體在力的方向上移動距離的乘積叫做機械功,簡稱功.
b.做功的兩個必要因素
作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的距離.
c定義式和決定式
w=fs
功是乙個過程量.
d.單位
在國際單位制中,功的單位是焦耳,簡稱焦,符號為j.
1 j=1 n·m
e說明i.力與運動方向相反時,力對物體做負功.
ii.力與運動方向不一致時,可利用力的分解和三角函式的知識計算功.
iii.力的大小和方向在變化時,可採用分段處理(力變化的階段取力的平均值)以及等效處理(根據是機械功原理、功能原理)等方法來計算功.
5.功率
a.物理意義
功率是表示物體做功快慢的物理量.
b.定義
單位時間裡完成的功叫做功率.
c定義式和決定式
d.單位
在國際單位制中,功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號是w.
1 w=1 j/s
1 kw=103 w l mw=106 w
e推導式
p=fv
式中的v表示物體在力f方向上移動的速度,若可為即時速度,則p為即時功率;若v為平均速度,則p為平均功率.
由p=fv得:f=p/v,此式表明:當p一定時,f與v成反比.
f.配套功率
動力機的功率要略大於工作機的功率.
6.機械功原理(功的原理)
a.文字表述
利用任何機械做功時,動力對機械所做的功(w1),等於機械克服所有阻力所做的功(w2).即利用任何機械都不能省功.
b.公式
w1=w2
c.斜面及斜面類簡單機械
斜面是一種常見的簡單機械.設斜面長為l、高為h、物重為g,使物體沿斜面勻速向上移動的動力為f,若不考慮物體與斜面的摩擦,則在物體從斜面底端勻速移動到頂端的過程中,據功的原理wl=w2有:
fl=gh
f=hg/l
因為h 劈是斜面類簡單機械.設人用水平力f將劈推過距離s時,物重為g的物體被舉高h.若不考慮摩擦和支架的自重,則據功的原理w1=w2有:
因為h 螺旋也是斜面類簡單機械.利用螺旋舉起重物時,若用h表示螺紋的螺距,用l表示螺旋把手的末端到螺旋軸線的長,用f表示作用在把手末端的力,用g表示物重,若不考慮摩擦,則在把手繞螺旋軸線勻速轉動一周的過程中,據功的原理wl=w2有:
由於h比2πl小得多,所以f就比g小得多,即利用螺旋可以省力.
7.機械效率
a. 物理意義
機械效率是表示機械做功效能優劣的物理量.
b.定義
使用機械做功時,有用功跟總功的比值,叫做機械效率.
=動力對機械所做的功.
w有用=機械對物體的拉力所做的功.
w額外=機械克服自重、繩重和內部摩擦所做的功.
據機械功原理:w總= w有用+ w額外
推導式:p輸入= p輸出+ p額外
c.定義式
d.推導式
機械效率是乙個過程量.
e說明i.機械效率是乙個比值,沒有單位.
ii.任何機械的效率在實際情況下都小於1.
iii.機械效率的高低,既跟機械本身結構(內部因素)有關,也跟被拉動的物體(外部因素)有關.
f.推論
i.利用同一滑輪組勻速提公升重物時,若不計繩重和滑輪與軸之間的摩擦,則,η隨g物的增加而增大
ii.當把各種機械組合起來使用時,若每個機械的效率分別為η1、η2、……ηn,則整個裝置的效率η總=η1×η2×……×ηn,組合機械越複雜,總效率就越低.
第11章簡單機械和功基礎知識
第十一章簡單機械和功 基礎知識 1 槓桿是支點是動力是阻力是力臂 2 力臂作圖方法標上字母符號。3 槓桿平衡是指槓桿的平衡條件用公式可表示為動力臂l1是阻力臂l2的幾倍,動力f1就是阻力f2的要找最小力,就是找最大力臂。4 三種槓桿 1 省力槓桿省費2 費力槓桿費 省3 等臂槓桿既不省力也不省距離。...
中考物理1輪12章功和簡單機械
第11章功和機械能 1.功 力學 包括兩個必要因素 一是二是 不做功的三種情況 有力無距離 有距離無力 力和距離垂直。公式單位 2.單位時間內所做的功叫做功率。物理學中,用功率表示 3.公式推導公式單位 4.動能 物體由於而具有的能叫做動能。動能與物體的和有關。5.勢能分為和重力勢能與物體的和有關。...
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7.電功率 p 電流在單位時間內做的功。單位有 瓦特 國際 常用單位有 千瓦 8.計算電功率公式 式中單位p 瓦 w w 焦 t 秒 u 伏 v i 安 a 9 利用計算時單位要統一,如果w用焦 t用秒,則p的單位是瓦 如果w用千瓦時 t用小時,則p的單位是千瓦。10 計算電功率還可用右公式 p i...