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1、第十二章 简单机械 一、杠杆 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：杠杆可直可曲，形状任意。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。五要素 组成杠杆示意图。支点：杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。动力：使杠杆转动的力。用字母 F1表示。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。动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 L1表示。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。找支点 O；画力的作
2、用线（虚线）；画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；标力臂（大括号）。研究杠杆的平衡条件：杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。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。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
3、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：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。4应用：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。二、滑轮 1定滑轮：定义：中间的轴固定不动的滑轮。实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆。特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。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：名称 结 构特 征 特 点 应用举例 省力 杠杆 动力臂大于阻
4、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 定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=21G 只忽略轮轴间的摩擦则，拉力 F=21（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 定义：定滑轮、动滑
5、轮组合成滑轮组。特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=n1G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力 F=n1（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）。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。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 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）
6、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：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。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=