第十一章 简单机械和功文档格式.docx

第十一章 简单机械和功文档格式.docx

《第十一章 简单机械和功文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一章 简单机械和功文档格式.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

动力臂跟阻力臂的杠杆，既不省力，又不省距离。

二、滑轮

1．动滑轮和定滑轮

（1）定滑轮：

轴的位置的滑轮。

实质是一个杠杆；

不能，但能。

（2）动滑轮：

实质是一个的杠杆；

不能，但能。

2．滑轮组：

由定滑轮和动滑轮组合而成的装置。

设吊着物体和动滑轮的绳子段数为n，物体的重为G，若不考虑轴摩擦、绳子和动滑轮重力，绳子末端的拉力F拉=；

若只不考虑轴摩擦、绳子的重力，动滑轮重为G动，则F拉=。

3．轮轴可以看成是变形；

斜面也是一种机械。

三、功

1．与的乘积，是一个有物理意义的量，在物理学中，我们称这一乘积为机械功，简称。

用表示功，表示力，表示物体在力的方向上通过的距离，则功的公式为：

。

2．功的单位是：

，单位符号是；

1J=N·

m．

3．做功的两个必要条件是：

一是，二是．

☆4．机械功原理：

人们使用机械时，省力必然费，省距离必然费；

即使用任何机械都不，这种情况叫做机械功原理．

四、功率

1．在物理学中，把叫做功率．它是表示物体的物理量．

2．功率的定义式：

P=；

推导公式：

P=．

3．功率的单位：

国际单位是，符号是，1W=1．工程技术上常用、作为的功率单位，符号分别是、．1kW=W；

1MW＝W．

五、机械效率

1．使用机械时把需要做的功叫做功，符号是；

把不需要但不得不做的功叫，符号是；

有用功与额外功之和叫，符号是．

2．在物理学中，将跟的比值叫做机械效率．用字母表示，公式为．任何机械的机械效率总100%，原因是．

1．关于杠杆力臂的确定

（1）首先在杠杆示意图上确定支点O的位置；

（2）将力的作用线用虚线延长；

（3）从支点O向力的作用线作垂线（用虚线），标出垂足，则支点到垂足的线段为力臂。

力臂应用大括号勾出，也可以用虚线标出并在旁边标上字母L1或L2（如图8-1所示）。

2．使用任何机械都不可以省功，故省力杠杆一定费距离，费力杠杆一定省距离。

又省力又省距离的杠杆是不存在的。

3．滑轮组省力情况由承重绳子段数决定，而判断绳子段数的方法是：

可遮住定滑轮部分，使它与动滑轮分隔开，即可数出与动滑轮或重物有接触的绳子段数n。

使用滑轮组既可省力也可改变力的方向。

4．组装滑轮组

（1）先按照题意用n≥G/F，求出至少所需绳子的段数。

（G为物重，F为拉力，不考虑摩擦、绳子和滑轮重力取等号）

（2）再按照题意，由拉力方向决定最后所需绳子段数n。

（3）按照绳子段数决定绕法：

若n为奇数，绳子的起始端应系在动滑轮的挂钩上；

若n为偶数，绳子的起始端应系在定滑轮的挂钩上。

5．判断是否对物体做功

关键是要看是否具备做功的两个必要因素，缺一不可．

例

（1）：

一个钢球在光滑的平地上匀速滚动．由于球是在水平方向运动，而地面是光滑的，没有摩擦，球在水平方向没有受到外力，只是由于惯性在滚动。

而支承力和重力是竖直方向的，与运动方向垂直，所以没有力对钢球做功．

例

（2）：

某同学用竖直向上的力提一个重物，但提不动，该同学对物体不做功．物体虽然受到力的作用，但在力的方向上没有移动距离，所以没做功．

例（3）：

某同学提着一桶水向前水平走了10米，人对桶没有做功．桶受到力的作用，也移动了距离，但移动方向是水平的，提力是竖直向上的，所以提力对物体没有做功．

6．要正确区分有用功与总功．

（1）使用滑轮工作时，把重物提高是我们做功的目的，这份功是有用的，所以W有=Gh，总功则是人们实际拉力做的功，所以W总=FS，其中F是作用在绳子末端的拉力，S是绳子末端移动的距离，且S=nh．

（2）使用斜面工作时，把物体抬高h是有用功：

W有=Gh，人们沿斜面实际拉力做的功为总功：

W总=FL。

其中G为物体所受重力，h为斜面的高，F为沿斜面的拉力，L为斜面的长．

7．要注意机械效率与功率的区别

机械效率是指有用功占总功的百分比，功率是指单位时间做功的多少，是描述做功快慢的物理量；

其次它们的单位也不同；

机械效率高的不一定功率大，做功多的不一定做功快．

[例1]如图7-2甲所示，一根均匀直杆可绕O点转动，其中点A处挂一重物，请根据要求作图：

（1）画出A点所受力的力臂；

（2）作出杠杆在如图位置平衡时作用在B点上的力的示意图。

[解析]如图乙所示

[例2]图7-3为探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。

实验中：

（1）首先应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态。

这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为。

（2）实验过程中，给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动

钩码的位置，使杠杆保持水平平衡状态，这时就可读出相应

的数据。

当然也可通过移动钩码的位置使杠杆在倾斜状态达

到平衡，并进行相关数据的测量。

但我们总是选取杠杆的水

平平衡状态进行实验，其原因主要是

。

[解析]

（1）因为重力的作用点在物体的重心上，也就是在

支点上，所以这时杠杆重力的力臂是0。

（2）杠杆在水平位置平衡时，可以直接从杠杆上读出（或测出）力臂的大小。

[例1]下列哪个情景中，人对物体做了功（）

A．小华用力推车，但没有推动B.小强举着杠铃静止不动

C.小叶背着书包静止在原地D.小翔把一桶水从井中提起

[解析]A、B、C三种情况都有施力，但物体没有在力的方向上移动距离，所以答案是D．

[例3]用如图7-4所示滑轮组，匀速提起重300N的箱子，绳子自由端5s内移动2m．滑轮组的机械效率为75%，则箱子上升高度为m，拉力F的大小N，拉力F做功的功率为W．

[解析]从图中可以看出箱子的重量由2端绳子来承担，所以当绳子自由端移动2m时，箱子上升的高度为1m．

有用功W有=Gh=300N×

1m=300JW总=FS=F×

2m代入η=W有/W总得：

75%=300J/（F×

2m）∴F=200N

拉力的功率：

P=W/t=FS/t=200N×

2m/5s=80w

[例4]我们小时候都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时底的感觉如同在飞………对于图7-5中荡秋千的小孩，下列分析错误的是（）

A．小孩在A点具有最大的动能

B．小孩从B点荡到C点的过程中，动能转化为势能

C．小孩在B点势能最小

D．如果没有能量损失，他将一直荡下去

[解析]小孩在A点的动能最小，所以分析错误的是A．

[例5]如图7-6所示，旗杆顶部有一个定滑轮，升旗手通过一根绕过定滑轮的细绳，用25N的力把一面质量为2kg的国旗沿竖直方向匀速拉动上升8m．求：

（1）升旗手拉动绳子所做的功；

（2）定滑轮的机械效率．（不记绳重，g=10N/kg）

[解析]

（1）升旗手拉动绳子所做的功：

W总=Fs=25N×

8m=200J

（2）G=mg=2kg×

10N/kg=20N

W有=Gh=20N×

8m=160J

η=W有/W总=160J/200J=80%

一、填空题

1．2008年5月12日，四川汶川发生8.0级地震．救援队员利用各种器材展开抢险救灾工作。

（1）利用如图7-7所示的钢丝钳，救援队员把钢筋剪断，钢丝钳是（省力／费力）杠杆。

（2）利用如图7-8所示使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图所示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是点；

若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是点。

2．用轻质杆秤（如图7-9）测量鱼的质量，当杆秤处于平衡状态时，AO的距离是10cm，BO的距离是30cm，秤锤的质量是0.5kg，鱼的质量是kg。

3．如图7-10所示，用滑轮分别将重量相同的甲、乙两物体匀速提升相同高度。

不计绳重与摩擦，且动滑轮重G重小于物重G，所用拉力分别为F甲、F乙，则F甲F乙（填”>

”、“＝”或“<

”）。

4．杠杆的应用非常广泛，如图7-11所示，压水井的压杆就是一个杠杆。

在使用时，作用于压杆左端的力F1活塞作用于压杆右端的力F2（选填“大于”、“小于”或“等于”），因此它是一个_________杠杆（选填“省力”、“费力”或“不省力也不费力”）。

5．各式各样的剪刀都是一对对的杠杆。

如图7-12所示，要剪开铁皮，应该用最合适；

剪纸或布时，应该用最合适。

（选填对应的标号）

6．人的前臂可以看成是以肘关节为支点的杠杆。

工人师傅在使用扳手的时候，常常在扳手末端套上一段铁管，这是为了。

7．小丽研究定滑轮的使用特点，她每次都匀速提起钩码，研究过程如图7-13所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。

比较（a）、（b）两图可知：

；

比较（b）、（c）、（d）三图可知：

8．使用图7-14所示的滑轮组来提升重为200N的物

体时，如果不计动滑轮及绳子重与摩擦，则：

图甲中

F1=N，图乙中F2=N。

图甲中当物体G上

升2m时，则力F1移动m。

9．在生产和生活中，经常见到这样的情形：

用木板搭斜坡将货物推上汽车车厢；

修盘山公路使汽车驶上高耸的山峰等。

从物理学的角度分析，它们的物理模型属于同一种简单机械，即____________，这种简单机械的优点是_____________。

10．在“5．12汶川地震”抢险救灾前线，一辆柳州市生产的装载机5s内将一块重20000N的巨石匀速举高3m，装载机的举力对巨石做功为____________J，举力做功的功率为________W．

11．如图7-15所示，2008年北京奥运会火炬的质量为985g，火炬手持火炬沿水平路面匀速前进20m，火炬手对火炬做的功为J．若使火炬匀速升高lm，火炬手对火炬做的功为J．（不计空气阻力及燃料质量的变化，g取10N／kg）．

12．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。

已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75℅，则推力做的总功为________J，推力做的有用功为_______J，物体所受的重力为_________N．

13．甲、乙两个集装箱的质量相同，起重机第一次将甲集装箱以0.1m/s的速度匀速提升10m，第二次将乙集装箱以0.2m/s的速度匀速提升相同的高度。

若不计空气阻力，两次钢绳对集装箱的拉力相比，第一次第二次；

两次集装箱做功的功率相比，第一次第二次．（两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）．

14．小东用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下20cm时，杠杆的另一端把320N的重物提高了5cm，他做的有用功是J．总功是J，杠杆的机械功率是．

15．用如图7-16所示的滑轮组将一个重8Ｎ的物体匀速提高2m，所用拉力F为5Ｎ．则此过程拉力所做的有用功是J，该滑轮组的机械效率是﹪．

16．杨帆同学花了5s时间用了20N的水平拉力把150N重的木箱在水平地面上拉动了10m，如图7-17所示．则拉力做的功是J，重力做的功是J．拉力的功率为W．

17．如图7-18所示的机械拉着重500N的物体在水平地