1、第四章 機(jī)械運(yùn)動(dòng),4.1 簡單機(jī)械,一、杠桿 在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿。 1、杠桿有直的也有彎曲的。 2、描述杠桿的五個(gè)要素。 （1）支點(diǎn)（0） 杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)。 （2）動(dòng)力（F1） 促使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,（3）阻力（F2） 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力 （4）動(dòng)力臂（L1） 從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離 （力的作用線通過力的作用點(diǎn)沿力的方向 所引的直線，用虛線表示） （5）阻力臂（L2） 從支點(diǎn)到阻力作用線的距離。,3、動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，但它們的方向不一定相反。 4、力的作用點(diǎn)應(yīng)在杠桿上。 力臂一定過支點(diǎn)，但不一定在杠桿上。,二、杠桿平衡的條件 1、杠桿處于平衡狀態(tài)是指杠桿靜止

2、不動(dòng)或繞 支點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 2、杠桿平衡的條件 動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂 F1L1=F2L2 或 F1/F2=L2/L1 上式表明：如果動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍，那么動(dòng)力就是阻力的幾分之一。,3、實(shí)驗(yàn)：研究杠桿的平衡條件 器材：帶刻度的杠桿、支架、鉤碼、彈簧夾、（或繩圈）彈簧秤。 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）把杠桿的中點(diǎn)支在支架上。 （2）調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。 （為什么使杠桿在水平位置平衡？ 答：這樣能從杠桿上的刻度值直接讀出力臂的長度）,調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿平衡，目的是讓杠桿的重心能剛好在支點(diǎn)上。 （3）在杠桿0的兩邊分別掛上數(shù)目不等的鉤碼，通過移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新保

3、持水平。 （4）記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。 （5）改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論。,（6）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論 杠桿的平衡條件是： 動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂,三、杠桿的應(yīng)用 1、省力杠桿： 當(dāng)動(dòng)力臂大于阻力臂時(shí)，動(dòng)力小于阻力，使用它可以省力。 2、費(fèi)力杠桿： 當(dāng)動(dòng)力臂小于阻力臂時(shí)，動(dòng)力大于阻力，使用它費(fèi)力，但用它可以省距離或使用方便。,3、等臂杠桿： 當(dāng)動(dòng)力臂等于阻力臂時(shí)，動(dòng)力等于阻力，使用它既不省力也不費(fèi)力。,四、滑輪 1、滑輪的結(jié)構(gòu)是由框架（含軸和掛鉤）及輪兩部分組成。 2、定滑輪和動(dòng)滑輪的結(jié)構(gòu)完全相同，它們是一種變形杠桿，屬于杠桿類機(jī)械。 3、根據(jù)工作情況，滑輪可分為定滑輪與動(dòng)滑輪。 （1）使用時(shí)，軸固

4、定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪。,（2）使用時(shí)，軸隨物體一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪 4、定滑輪的特點(diǎn) 只改變力的作用方向，不改變力的大小，不省力也不費(fèi)力。 從杠桿的角度來看，定滑輪在使用時(shí)，軸的位置固定不動(dòng)，它的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，支點(diǎn)在軸心。,5、動(dòng)滑輪的特點(diǎn) 能省一半力，但費(fèi)一倍距離，它不能改變力的作用方向。 從杠桿的角度來看，動(dòng)滑輪是省力杠桿，實(shí)際上是動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿，動(dòng)滑輪的支點(diǎn)不是固定不變的，在使用過程中時(shí)刻都在變化。 6、切忌死記硬背結(jié)論“動(dòng)滑輪省一半力”，實(shí)際上當(dāng)改變滑輪使用方法，不僅不省力，甚至可能會(huì)費(fèi)力。,五、滑輪組 動(dòng)滑輪和定滑輪組合在一起，成為滑輪組。 1、滑輪組的特點(diǎn) 既能改

5、變力的方向，又能省力。 2、使用時(shí)不計(jì)滑輪和繩間摩擦，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力是總重力的幾分之一。,3、應(yīng)用滑輪組解題的關(guān)鍵在于弄清承擔(dān)重物和滑輪的總重力的繩子段數(shù)。 4、動(dòng)滑輪上有二段繩子承擔(dān)，重物上升h， F的作用點(diǎn)下移S=2h，F(xiàn)=G/2 動(dòng)滑輪上有三段繩子承擔(dān)，重物上升h， F的作用點(diǎn)上移S=3h，F(xiàn)=G/3。,六、輪軸 1、由輪和軸組成的能繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的簡單機(jī)械叫做輪軸。 2、輪軸可以看作是一個(gè)不等臂杠桿 （輪軸的實(shí)質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿） 3、輪半徑為R，軸半徑為r （1）當(dāng)動(dòng)力F1作用在輪上，阻力F2作用在軸上，由F1R=F2r得F1=r/R F2 就省力

6、。,（2）當(dāng)動(dòng)力F1作用在軸上，阻力F2作用在輪上，由F1r=F2R 得F1=R/r F2,就費(fèi)力。 4、輪軸的實(shí)例 手搖鉆 、自行車腳踏板與牙盤、汽車方向盤、螺絲刀。,七、機(jī)械傳動(dòng) 1、機(jī)械傳動(dòng)的裝置可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械之間動(dòng)力和能量的傳遞。 2、機(jī)械傳動(dòng)最簡單的方式有三種： 皮帶傳動(dòng)、鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)、齒輪傳動(dòng)。,八、斜面 1、傾斜的坡面叫做斜面。 2、利用斜面高度一定時(shí)，斜面越長越省力。 3、當(dāng)斜面長L、高為h，沿光滑斜面向上勻速拉力為F，物重為G。 FL=Gh F=h/L G 4、應(yīng)用實(shí)例 坡路、樓梯、蜿蜒的盤山小路、木螺絲。,第四章 機(jī)械運(yùn)動(dòng),4.2 機(jī)械功,一、機(jī)械功 1、一個(gè)力作用在物體上，且物

7、體沿力的方向通過了一段距離，物理學(xué)上稱這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功。 2、做功的兩個(gè)必要因素 一是作用在物體上的力。 二是物體在力的方向上通過的距離。 3、如果物體移動(dòng)的方向和力不在一直線上，但只要不垂直，這個(gè)力還是做功的。,4、功計(jì)算 功=力物體在力的方向上通過的距離 W=FS 在SI制中: 力的單位是 牛 距離的單位是 米 功的單位是 牛米，稱為焦耳，簡稱焦， 符號(hào)用J表示。 1焦=1牛米。,例：質(zhì)量為2噸的汽車在平直公路上行駛時(shí)，受到的阻力為汽車重力的0.2倍，它先勻速行駛了2千米，接著關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后又行駛了55米后停下。 求在整段路程中動(dòng)力對(duì)汽車做的功。,例：已知如圖，物體A在物體B的重力下向

8、右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)物體A，使物體B以0.1m/s的速度勻速上升，2秒內(nèi)拉力F所做的功是多少？ （滑輪和繩子的重以及繩子與滑輪之間摩擦不計(jì)）,二、功率 1、功率： 單位時(shí)間內(nèi)所做的功，叫做功率。 2、功率是描述物體做功快慢的物體量（用來 比較做功的快慢）。 3、計(jì)算公式 功率=功/時(shí)間 =W/t,4、單位：在SI制中 功率的單位是瓦，符號(hào)W 1瓦=1焦/秒 功率的常用單位：千瓦和兆瓦 1兆瓦=103千瓦=106瓦 5、當(dāng)力的方向和物體移動(dòng)的方向在一條直線上時(shí)，功率也可以表示成 P=W/t=FS/t=FV,其中： 如果V是瞬時(shí)速度，則p是瞬時(shí)功率 如果V是平均

9、速度，則p是平均功率。 6、人騎自行車的功率約為70瓦， 它表示：人騎自行車每秒鐘做功70焦。,例1、人和自行車總重為600牛，他騎車在20秒內(nèi)勻速通過一段長為100米的平直公路，若自行車受阻力約為總重的0.05倍，則通過該段公路時(shí)，他騎車的功率為 瓦。,例1、人和自行車總重為600牛，他騎車在20秒內(nèi)勻速通過一段長為100米的平直公路，若自行車受阻力約為總重的0.05倍，則通過該段公路時(shí)，他騎車的功率為 150 瓦。,例2、一臺(tái)抽水機(jī)的功率是1.2千瓦，在5分鐘內(nèi)做的功是 焦，這些功可把 重 牛的水抽到20米高的水塔上去？,例2、一臺(tái)抽水機(jī)的功率是1.2千瓦，在5分鐘內(nèi)做的功是 3.6105

10、 焦，這些功可把 重 1.8104 牛的水抽到20米高的水塔上去？,例3、引體向上時(shí)雙臂的拉力使身體上升做功，根據(jù)自身的體驗(yàn)，找出所需的物理量并給出合理的數(shù)據(jù)，寫出引體向上時(shí)人做功的功率表達(dá)式，并給出具體數(shù)據(jù)（取g=10N/mg)。,第四章 機(jī)械運(yùn)動(dòng),4.3 機(jī)械能,1、能量： 如果一個(gè)物體能對(duì)其他物體做功，我們就說這個(gè)物體具有能量，簡稱能。 2、能量的單位與功的單位相同，是焦耳。 一、勢(shì)能 1、重力勢(shì)能 物體處于某一高度時(shí)所具有的勢(shì)能叫做重力勢(shì)能。 重力勢(shì)能的大小取決于物體所處于位置越高，它所具有的重力勢(shì)能就越大。,2、彈性勢(shì)能 物體由于發(fā)生彈性形變而具有的勢(shì)能叫做彈性勢(shì)能。 同一物體具有的

11、彈性形變?cè)酱螅哂械膹椥詣?shì)能也越大。 3、重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能。,二、動(dòng)能 1、物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。 2、物體的質(zhì)量越大，速度越大，其動(dòng)能就越大。 三、機(jī)械能 機(jī)械能的轉(zhuǎn)化 1、機(jī)械能 動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。 2、動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。 機(jī)械能和其他形式的能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。,3、能量間的轉(zhuǎn)化過程是做功的過程。 能量轉(zhuǎn)化的多少可以用做功的多少來量度。 4、機(jī)械能守恒 （1）物體的動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化，其機(jī)械能的總量不變。 （2）機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒是指一個(gè)物體的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過程中沒有能量損失，也沒有其他能量補(bǔ)充，則機(jī)械能的總量將保持不變。,第四章 機(jī)械運(yùn)動(dòng),4.4 功的原理,一、功的原理 1、動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功，即使用任何機(jī)械都不能省功 W1=FL W2=Gh W1=W2 FL=Gh 2、任何機(jī)器都遵循功的原理，省功的機(jī)械是不可能制造出來的。,二、機(jī)械效率 1、總功W總： 動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功叫做總功。 2、有用功W有： 克服重力那樣有用的阻力所做的功叫做有用功。 3、額外力W額： 把克服像摩擦力那樣無用的阻力所做的功叫做額外功。,4、三者之間的關(guān)系 W總=W有+W額 5、機(jī)械效率 有用功在總功中所占的比例。 機(jī)械效率=有用功/總功 =W有/W總 100%,例1 沿長5米,高1米的斜面,把重力1000牛的物體勻