资源描述
12.1,杠杆,/,第十二章 简单机械,第十二章 简单机械,1,一根硬棒,在力的作用下,如果能,绕着,固定点转动,，这根硬棒就叫做,杠杆,。,注意：,硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状。,杠杆,一根硬棒在力的作用下如果能绕着注意：硬棒可以是直,也可以是弯,支点,杠杆,绕着转动,的固定点，用,O,表示。,动力,促使,杠杆转动的力，用,F,1,表示。,动力臂,从支点到动力作用线的,距离,，用,l,1,表示。,阻力,阻碍,杠杆转动的力，用,F,2,表示。,动力与杠杆转动方向相同。,阻力与杠杆转动方向相反。,阻力臂,从支点到阻力作用线的,距离,，用,l,2,表示。,支点杠杆绕着转动的固定点，用O表示。动力促使杠杆转动的力，用,F,1,F,2,l,1,l,2,O,力臂的画法,F1F2l1l2O力臂的画法,试一试：,画出图中杠杆各力的力臂。,F,1,F,2,l,1,l,2,F,1,F,2,l,1,O,l,2,O,试一试：画出图中杠杆各力的力臂。F1F2l1l2F1F2l1,杠杆示意图的作法,l,1,F,1,l,2,F,2,杠杆示意图的作法l1F1l2F2,画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,F,1,F,2,L,1,L,2,O,F,1,F,2,L,1,L,2,O,画出下图杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂F1F2L1L,杠杆的平衡条件,当杠杆在动力和阻力的作用下,静止时,，或,做缓慢地匀速转动时,，我们说,杠杆平衡,了。,在杠杆的使用中，杠杆的平,衡状态是一种非常重要的状态。,杠杆在满足什么条件时,才,会平衡？,杠杆的平衡条件 当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或,设计实验：,当杠杆平衡时，分别测出动力,F,1,、阻力,F,2,，动力臂,l,1,、阻力臂,l,2,。并多次改变力和力臂，获取多组数据，从而分析总结出杠杆的平衡条件。,实验器材：,带等分刻度的均质木尺、钩码、铁架台、弹簧测力计。,设计实验：当杠杆平衡时，分别测出动力F1、阻力F2，动力臂l,实验操作：,（,1,）调节平衡螺母，使杠杆,水平平衡,。,（,2,）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。,目的：,使杠杆的重力作用线通过杠杆支点，避免杠杆,自身重力,对杠杆平衡的影响。,目的：,保证力臂沿着杠杆，便于,测量力臂。,（,3,）将动力,F,1,、阻力,F,2,、动力臂,l,1,、阻力臂,l,2,记录表格中。,调节方法：,杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。,实验操作：（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。（2）杠杆两,（,4,）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，,再做几次实验,。,（,5,）,在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其,他,位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。,将动力,F,1,、阻力,F,2,、动力臂,l,1,、阻力臂,l,2,记录表格中。,目的：,使实验结论具有,普遍性。,（4）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再,探究：杠杆的平衡条件,杠杆,平衡,时，动力,动力臂,=,阻力,阻力臂。,次数,动力,F,1,/N,动力臂,l,1,/m,阻力,F,2,/N,阻力臂,l,2,/m,1,1,15,3,5,2,2,10,2,10,3,3,10,2,15,4,2,20,4,10,=,探究：杠杆的平衡条件杠杆平衡时，动力动力臂=阻力阻力臂,杠杆平衡的条件,当杠杆平衡时：,F,1,L,1,F,2,L,2,或,F,1,L,1,F,2,L,2,上式表明：动力臂,L,1,是阻力臂,L,2,的几倍，动力,F,1,就是阻力,F,2,的几分之一。,杠杆平衡的条件当杠杆平衡时：F1L1F2,14,生活中的杠杆,若,l,1,l,2,，则,F,1,F,2,若,l,1,l,2,，则,F,1,F,2,若,l,1,l,2,，则,F,1,F,2,省力杠杆,等臂杠杆,费力杠杆,判断杠杆的类型，实际就是比较,动力臂和阻力臂,的大小。,生活中的杠杆若l1l2，则F1 F2若l1l2，,若克服的阻力较大时，要用省力杠杆，但费距离。,省力杠杆,若克服的阻力较大时，要用省力杠杆，但费距离。省力杠杆,若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。,费力省距离，,能使工作快捷,。,费力杠杆,若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。费力省距离，能使工作快捷。,比较下列杠杆的动力臂和阻力臂的大小,比较下列杠杆的动力臂和阻力臂的大小,18,最大力臂,最小的力,杠,杆上离支点（,O,）最远的点,(,A,),作为作用点，且,力的方向与,OA,垂直,，此时所施加的,力最小,。,F,最小,l,最大,最大力臂最小的力 杠杆上离支点（O）最远,如右图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动，请在C点画出最小作用力的示意图。,F,如右图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动,定滑轮,：轴,不随,轮动。,实质：,等臂杠杆。,结论：,使用定滑轮,不省力,，,不省距离,；但,可以改变力的方向。,定滑轮,定滑轮：轴不随轮动。实质：等臂杠杆。结论：使用定滑轮不省力，,动滑轮,：轴,随,轮动。,实质：,动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,结论：,使用动滑轮可以,省力,；但,费距离，且,不改变力的方向,。,动滑轮,动滑轮：轴随轮动。实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。结论：使用,O,G,l,1,l,2,F,O,G,l,1,l,2,F,动力作用在轮上，省力但费距离,动力作用在轴上，费力但省距离,F=,G+G,动,2,F=,2,G+G,动,动滑轮的两种用法,F,G,动,G,G,动,OGl1l2FOGl1l2F动力作用在轮上，省力但费距离动力,3,段绳子承担,2,段绳子承担,5,段绳子承担,4,段绳子承担,绳子的,开始端挂在定滑轮上，物重由,偶数段,绳子承担,。,绳子的,开始端挂在动滑轮上，物重由,奇数段,绳子承担,。,滑轮组的连接规律,3段绳子承担2段绳子承担5段绳子承担4段绳子承担绳子的开始端,若不计滑轮与轴间的摩擦及绳重。,G,G,+,G,动,F,F,F,匀速,提升物体时,G,F,G,F,G,G+G,动,F,F,2,F=G,+,G,动,3,F=G,+,G,动,滑轮组的受力分析,若不计滑轮与轴间的摩擦及绳重。GG+G动FFF,3,段绳子承担,2,段绳子承担,5,段绳子承担,4,段绳子承担,结论：,滑轮组的数量关系,3段绳子承担2段绳子承担5段绳子承担4段绳子承担 结论：滑轮,F,G,F,G,滑轮组的连接方法,F,G,F,G,n,=2,n,=3,n,=4,n,=5,FGFG滑轮组的连接方法FGFGn=2n=3n=4n=5,轮轴和斜面,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。,轮轴,动力臂大于阻力臂,省力杠杆,可以连续转动的杠杆。,O,F,G,l,1,l,2,轮轴和斜面由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。轮轴动力臂大于阻,生活中的轮轴,门的把手,单车的踏板,螺丝刀,生活中的轮轴门的把手 单车的踏板 螺丝刀,斜面,斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。,斜面 斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。,变形的斜面,变形的斜面,有用功和额外功,对砂子做功,对空桶做功,克服自身重力做功,并不需要做但又不得不做的功,对人们有用必须做的功,3m,3m,他的目的是：,把沙子运上三楼,用水桶提沙子上楼,有用功,额外功,有用功和额外功 对砂子做功对空桶做功克服自身重力做功并不需,1.,有用功（,W,有,）：,为了达到工作目的，必须做的,功。,2.,额外功（,W,额,）：,为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。,3.,总功（,W,总,）：,动力所做的所有功。,即有用功与额外功的总和。,W,总,=,W,有,+,W,额,1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。2.额,机械效率,在使用机械工作时，,有用功在总功中所占的比例,越多越好。它反映了机械的一种,性能,，物理学中表示为机械效率。,定义：有用功跟总功的比值。,公式：,使用任何机械都,不可避免地,要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率,总是小于,1,的,。机械效率通常用百分比表示。,机械效率 在使用机械工作时，有用功在总功中所,F,G,s,h,W,有,=,G,物,h,W,总,=,F,s,W,额外,=,G,动,h,（不计绳重和摩擦）,利用滑轮组,提升,重物,s=nh,FGshW有=G物hW总=FsW额外=G动h利用滑轮组,忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：,滑轮组,的,机械效率在数值上等于,物重,与,总重,的比值。,滑轮组机,提升重物,时械效率的讨论,同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高,。,提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高,。,忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：滑轮组的机械效率在数值上,F,s,绳,s,物,f,W,有,=,f,s,物,W,总,=,F,s,绳,利用滑轮组,水平拉动物体,s,物,=ns,绳,Fs绳s物fW有=fs物W总=Fs绳利用滑轮组水平拉动物,h,s,f,F,G,N,W,有,=,G,h,W,总,=,F,s,W,额,=,f,s,不做功,利用斜面做功,hsfFGNW有=GhW总=FsW额=fs不做功利用斜,探究实验：测量滑轮组的机械效率,F,【,实验原理,】,【,实验器材,】,弹簧测力计、刻度尺,、铁架台、滑轮、,细线、钩码,绳端的拉力,F,、_,_,_、_,_,_,_,_和_,_,_。,物体重,G,物体上升距离,h,绳自由端移动距离,s,【,需要直接测量的物理量,】,探究实验：测量滑轮组的机械效率F【实验原理】,实验时拉力的方向应尽量,_,_,_，且应在钩码_,_,_的过程中读取拉力的大小。,竖直向上,匀速移动,注意事项：,实验过程,实验时拉力的方向应尽,G,/N,h,/m,F,/N,s,/m,W,有,/J,W,总,/J,1,2,0.1,0.9,0.3,0.2,0.27,74.1%,7,2,4,0.1,1,1.6,0.3,0.4,0.48,83.3%,3,6,0.1,2.3,0.3,0.6,0.69,87.0%,F,实验,1,保持动滑轮重一定，改变钩码重力,结论：,动滑轮重,一定，物重,越大,，机械效率,越高。,G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/J120.1 0.9,G,/N,h,/m,F,/N,s,/m,W,有,/J,W,总,/J,1,2,0.1,0.9,0.3,0.2,0.,0.27,7,74%,2,2,0.1,0.8,0.4,0.2,0.32,62.5,实验,2,保持钩码重力一定，改变动滑轮重。,结论：,物重,一定，动滑轮,越重,，机械效率,低。,F,F,G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/J120.10.90,提高滑轮组机械效率的方法：,（,1,）增大物重；,（,2,）减小动滑轮重；,（,3,）减小绳重及摩擦,提高滑轮组机械效率的方法：,探究：影响斜面机械效率的因素,实验时,沿斜面匀速,拉动木块，并,在拉动中,读出,拉力的大小。,探究：影响斜面机械效率的因素实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉,实验次数,斜面倾斜程度,斜面材料,木块重力,G,/N,斜面高度,h,/m,有用功,W,有,/J,拉力,F,/N,斜面长度,s,/m,总功,W,总,/J,机械效率,1,较缓,木板,1,0.1,0.1,0.2,0.7,0.14,71.4%,2,较陡,木板,1,0.17,0.17,0.3,0.7,0.21,81%,3,陡,木板,1,0.24,0.24,0.4,0.7,0.24,85.7%,4,棉布,1,0.24,0.24,0.5,0.7,0.35,68.6%,5,毛巾,1,0.24,0.24,0.6,0.7,0.42,57.1%,实验数据,实验次数斜面倾斜程度斜面材料木块重力G/N斜面高度h/m有用,斜面的机械效率与,1.,斜面的,粗糙程度,有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。,2.,斜面的,倾斜程度,有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大
展开阅读全文