《简单机械》知识点归纳

一、杠杆:

1、  定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

说明：①杠杆可直可曲，形状任意。②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

2、杠杆的五要素：

①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。

②动力：使杠杆转动的力。用字母 F₁ 表示。

③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，但它们能使杠杆转动的方向相反

④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l₁表示。

⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l₂表示。

3、画力臂方法：（口诀）一找支点二找力、点线距离是力臂

⑴找支点；⑵找力的作用线；⑶画力臂（虚线，过支点作力的作用线的垂线）；⑷标出力臂。

（强调:①力臂不是支点到力的作用点的距离。②可结合数学知识中的点到直线的距离来认识。）

4、  研究杠杆的平衡条件：

（1）杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。

（2）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。

（3）结论：杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂  公式 F₁l₁=F₂l₂

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。）

解决杠杆平衡的动力最小问题：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①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。

5、应用：（杠杆的分类）

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：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮是定滑轮。

②实质：定滑轮的实质是等臂杠杆                                                         

③特点：使用定滑轮不能省力，但能改变动力的方向。                                  

④对理想的定滑轮(不计摩擦力）F_拉=G_物      S_拉 = h_物   υ_拉= υ_物

         2、  动滑轮

①定义：和重物一起移动的滑轮是动滑轮。

②实质：动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半力，但要多移动一倍的距离，且不能改变动力的方向。                                

= 4 \* GB3 ④不计摩擦力和动滑轮重力，则F_拉=G_物/2；

若只不计摩擦力，则F_拉= (G_物+G_动) /2   S_拉=2 h_物  υ_拉= 2υ_物

注意：使用定滑轮时，向各个方向的拉力都相等；

使用动滑轮竖直方向拉时，动力臂最大最省力。

3、  滑轮组：

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力，有时又能改变动力的方向。

③不计摩擦力和动滑轮重力，则F_拉= G_物/n ；

若只不计摩擦力，则F_拉= (G_物+G_动) /n    S_拉=n h_物   υ_拉= υv_物

④省力公式： F_拉= G_物/n    费距离公式： S_拉=n h_物   

  F:拉力   S:拉力移动的距离     G:重力   h:重力移动的距离

⑤判断绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条线，把它们分开，只看绕在动滑轮上绳子的段数。

⑥滑轮组的组装方法：根据公式  n=G/F  确定绳子的段数，计算结果用进一法取整数（只入不舍）。 

组装原则：偶定奇动、由里向外、一定一动。

4、根据“奇动偶定”的原则组装滑轮。请判断绳子段数及拉力大小、绳端移动距离？

1、理想斜面公式：FS=Gh （斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。斜面越缓越省力。即斜面越长越省力，但却费距离）

2、其中：F是沿斜面方向的推力，S是斜面长度，G是物重，h是斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f ，则FS=f S+Gh，这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。

四、机械效率：

１、三个基本概念：

有用功：对人们工作有用的功。       公式：W_有＝G_物h（提升重物）

额外功：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W_额= G_动h（忽略动滑轮的摩擦力）

总  功：有用功加额外功等于总功。   公式：W_总=W_有＋W_额        W_总=F_拉S

2、机械效率：

⑴定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。

⑵公式：。。

⑶物理意义：机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,有用功占总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.

⑷测量滑轮组的机械效率：

    ①应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、绳子拉力F、绳自由端移动的距离S

②实验器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需要 刻度尺、弹簧测力计。

    ③实验要求：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是为了保证测力计示数稳定。

④实验结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：a.动滑轮越重、摩擦力越大，做的额外功越多，机械效率就越小。b.提升重物越重，做的有用功越多，机械效率就越大。

    ⑤提高机械效率的方法：尽量少做额外功（即尽量减小机械自重和摩擦力）、尽量多做有用功。

⑥提高机械效率可采取的措施:a.改进机械结构，尽量减小因机械自重而做的额外功。b.合理使用机械，定时润滑，减小因克服摩擦力而做的额外功。c.同一滑轮组，可通过增大物重的方式来增大有用功。

⑸对机械效率的理解：

①公式变形：

②机械效率为何总小于1：因在使用机械时不可避免额外功，

可知:W_有<W_总, 即η<1。

③如何提高机械效率：要提高机械效率,可在增加有用功的同时尽量减小额外功.由公式可知:

a.当W_有一定时,减少W_额,可提高机械效率。所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮，尽量减少动滑轮的重量；还可通过加润滑油来减少转动处的摩擦,以此来提高滑轮组的机械效率.

b.当W_额一定时,增加W_有,可提高机械效率。对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重量,机械效率就会提高.

3.机械效率与功率的区别：

①功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高。因此,功率大的机械不一定机械效率高。

②机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高.