知识框架

简单机械和功

简单机械

功功的计算

滑轮

杠杆

做功的两个必要因素

功

机械效率

功率

功的单位

省力杠杆

等臂杠杆

费力杠杆

动滑轮

定滑轮

支点 (O) ：

动力 (F1) ：

动力臂 (L1) ：

阻力 (F2) ：

杠杆绕其转动的点

使杠杆转动的力

阻碍杠杆转动的力（方向判断）

从支点到动力作用线的垂直距离

阻力臂 (L2) ：从支点到阻力作用线的垂直距离

F2

一点、二力、二臂

杠杆的平衡条件

杠杆的平衡条件： F1L1 = F2L2

1.

省力杠杆，费距离。

2.

费力杠杆，省距离。

3.

不省力也不费力。

三．杠杆的分类

F1

F2

O L1

L2

定滑轮：定滑轮：

1.1. 定义：定义：使用时，轴的位置固定不动的滑轮使用时，轴的位置固定不动的滑轮

2.2. 实质：实质：等臂杠杆等臂杠杆

3.3. 特点：特点：不省力但可以改变动力方向不省力但可以改变动力方向

定滑轮

F1F2

l2 l1O

动滑轮：动滑轮：

1.1. 定义：定义：使用时，轴的位置随被拉物体使用时，轴的位置随被拉物体

一起运动的滑轮一起运动的滑轮

2.2. 实质：实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆动力臂是阻力臂两倍的杠杆

3.3. 特点：特点：省一半力但不可以改变动力方向，省一半力但不可以改变动力方向，

动力移动距离是阻力移动距离的两倍动力移动距离是阻力移动距离的两倍

动滑轮

F1

F2

Ol1

l2

滑轮组：滑轮组：

1.1. 定义：定义：动滑轮与定滑轮的组合动滑轮与定滑轮的组合

2.2. 每一类滑轮组绳子绕法有两种每一类滑轮组绳子绕法有两种

3.3. 特点：特点：省力又可以改变动力方向省力又可以改变动力方向

F=F= （（ G+GG+G 动动）） /n/n n n 是与动滑轮相连的绳子段数是与动滑轮相连的绳子段数

滑轮组

功

1.1. 做功的两个要素：做功的两个要素：

作用在物体上的力和物体作用在物体上的力和物体在力的方向上在力的方向上通过的距离通过的距离

2.2. 公式：公式：

W=FSW=FS

3.3. 单位：单位： JJ （两个鸡蛋举高（两个鸡蛋举高 11mm ，做的功大约是，做的功大约是 11JJ ））

功率

1.1. 功率：功率：表示做功快慢的物理量表示做功快慢的物理量

2.2. 定义：定义：单位时间完成的功单位时间完成的功

3.3. 公式：公式： P=W/t P=W/t

4.4. 单位：单位： WW

机械效率

1.1. 有用功：有用功：为达到目的必须做的功为达到目的必须做的功

2.2. 额外功：额外功：为达到目的不需要做但不得不做的功为达到目的不需要做但不得不做的功

3.3. 总功：总功：为达到目的实际做的功为达到目的实际做的功 W 总 = W 有 +W

额

4.4. 机械效率：机械效率：有用功与总功的比值有用功与总功的比值 η= η= W 有 / W

总

探究活动研究杠杆的平衡条件研究杠杆的平衡条件

为什么挂钩码前要把杠杆调在水平位置平衡？如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？此实验中要改变所挂钩码的数量和位置多次实验，其目的是什么？

杠杆的平衡条件：

F1L1 = F2L2

1.1. 实验器材：实验器材：

2.2. 要测的物理量：要测的物理量：

3.3. 操作注意点：操作注意点：竖直向上匀速拉动弹簧测力计竖直向上匀速拉动弹簧测力计

4.4. 相同的滑轮组，绕绳方法虽不同，当提升相同的相同的滑轮组，绕绳方法虽不同，当提升相同的重物时，机械效率是相同的；用同样的滑轮组提升重物时，机械效率是相同的；用同样的滑轮组提升不同的重物，重物越重滑轮组的机械效率越大不同的重物，重物越重滑轮组的机械效率越大

W 有 =Gh(h 为重物提升高度）

W 总 =FS(S 为绳子自由端的伸长）

W 额 =G 动 h

S=nh(n 为吊着动滑轮的绳子段数）

测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率探究活动

G

动

W 有用＝ Gh

W 总＝Ｆ s

　　若不计拉线质量和滑轮轴间摩擦，则：　　W 额外＝ G 动 h

　　滑轮组的机械效率：

η＝W 有用

W 总×100%

＝ GhＦ s

×100%

＝ GnＦ ×100%

测滑轮组的机械效率

G

G+ G 动

1.1. 实验器材：实验器材：

2.2. 要测的物理要测的物理量：量：

3.3. 机械效率表机械效率表达式达式 ::

Gh

Gh+ G 动 hη

例题选解

例 1. 如图所示，画出下图中各力的力臂

例题选解例 2.如图所示，一个轻质直杆可绕 0点转动，杆的末端悬挂一重物，用一个始终跟直杆垂直的力 F作用于杠杆的中点，并使直杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中直杆（ ）A．始终是省力杠杆B．始终是费力杠杆C. 先是省力的，后是费力的D．先是费力的，后是省力的

C

例题选解

例 4. 如图所示，物体 M 放在水平桌面上，现通过一滑轮（质量和摩擦均忽略不计）拉着物体 M向左匀速运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为 10N 。若在物体 M上加放一个物块 m, 可保持 M 向左匀速运动，需在绕过动滑轮的绳子自由端施加一个拉力 F，则（ ）A．物体 M运动时受到向左的摩擦力B．加放 m前， M受到 10N 的摩擦力C. 加放 m前， M受到 20N 的摩擦力D．加放 m后，力 F保持 10N 不变

C

例题选解例 3．如图要使杠杆 AOD 保持平衡，应选择 B、 C、D 中哪一点为动力的作用点，且力的方向如何时将最省力？

G

0A

DCB

FBFC

FD

例题选解例 5. 一个人把重为 80N 的水桶从井里匀速提升到地面。已知水桶被提起的高度为 8m ，水桶到地面后，人又提着水桶沿着水平地面匀速前进 20m, 求人对水桶一共做了多少功？

例 6. 引体向上是体能测试项目之一，引体向上时双臂的拉力使身体上升，并对身体做功。现要测量人引体向上时功率的大小，请根据你自身的体验或观察他人做引体向上的过程，说明所需测量的物理量并给出合理的数值，写出引体向上时人做功的功率的表达式，并算出具体数据（ g=10N/kg ）

例题选解

需要测量的物理量：体重 G, 上升高度 h,

时间 t , 次数 n

表达式： P=nGh

t

例 7. 某同学准备做“测定滑轮组的机械效率”的实验，选择器材有：弹簧测力计、钩码、铁架台、定滑轮、动滑轮各一个、一根足够长的细绳。（ 1）他所选的器材少了 ___________（ 2 ）补足器材后，该同学进行了如下实际操作A ．将滑轮组安装在铁架台上，在滑轮组下方挂好钩码，在细绳的一端系住弹簧测力计B．记下钩码和弹簧测力计的起始位置C.向上提起弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数D ．测量出钩码提升的高度和弹簧测力计移动的距离E. 将有关数据填入表格中，并进行必要的计算。上述步骤中，有一项需要做出重要补正，该项需补正的内容是 ______________________________

例题选解

刻度尺

C 步骤中，匀速向上提起弹簧测力计

例题选解(3)补正后，按正确的操作方法完成了实验，并记录了如下实验数据，请帮助完成下表：

滑轮组组成 钩码重 G/N

钩码升高 h/m

弹簧测力计示数 F/N

绳子自由端移动距离 s/m

机械效率 η

一个定滑轮一个动滑轮

2.1 0.10 1.0 0.30

（ 4 ）根据该同学以上实验探究过程，请将滑轮组的组装情况在图中画出