第九章机械与人

第九章 机械与人一、杠杆1.杠杆(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。(2)杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；动力：使杠杆转动的力(F1)；阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。2.杠杆的平衡条件(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。(2)杠杆平衡的条件：动力动力臂=阻力阻力臂，即：F1l1=F2l23.杠杆的应用(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。二、滑轮的应用1.定滑轮(1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。(2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。2.动滑轮(1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。(2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。3.滑轮组(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。(2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。4.轮轴和斜面(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为Rr，所以F1F2。(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。三、功1、功(1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。(2)功的两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。(3)不做功的三种情况：物体受到了力，但保持静止。物体由于惯性运动通过了距离，但不受力。物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力也不做功。2、功的计算(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1Nm；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。(3)计算时应注意的事项：分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。3、功的原理使用任何机械都不省功。四、功率1、功率的概念：功率是表示物体做功快慢的物理量。2、功率(1)定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特（W）常用单位还有kW。1kW=103W。(2)公式：p=W/t。式中p表示功率，单位是瓦特(W)；W表示功，单位是焦耳(J)；t表示时间，单位是秒(s)。(4)功率与机械效率的区别：二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。五、机械效率1、有用功W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。2、额外功W额外(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。(2)额外功的主要来源：提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。克服机械的摩擦所做的功。3、总功W总：(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。(2)若人对机械的动力为F，则：W总=Fs4、机械效率(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。(2)公式：= W有用/ W总。(3)机械效率总是小于1。(4)提高机械效率的方法减小摩擦，改进机械，减小自重。六、动能和势能1、能量（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。（2）单位：焦耳（J）2、动能(1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。(2)影响动能大小的因素：物体的质量；物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。(3)单位：焦耳(J)。3、重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。(2)影响重力势能大小的因素：物体的质量；物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。(3)单位：焦耳(J)4、弹性势能(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。(2)单位：焦耳(J)。(3)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。七、机械能及其转化1、机械能(1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。(2)单位：J。(3)影响机械能大小的因素：动能的大小；重力势能的大小；弹性势能的大小。2、动能和势能的转化(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。(2)在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。