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初二物理丨滑轮、杠杆重要考点,考前一定过一遍!

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初二的同学们物理现在应该都学到简单机械这一章了吧,豆姐今天的整理就是这一部分的内容啦!


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. 五要素——组成杠杆示意图。

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。


④动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反

⑤动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。

阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。


画力臂方法:

一找支点、二画线、三连距离、四标签

⑴ 找支点O;

⑵ 画力的作用线(虚线);

⑶ 画力臂(虚线,过支点垂直力的作用线作垂线);

⑷ 标力臂(大括号)。


3.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(或杠杆原理)是:

动力×动力臂=阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成:F1 / F2=l2 / l1


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;弄清受力与方向和力臂大小;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。)


解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,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。


4.应用:


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。

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是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G

绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动

的距离SG(或速度vG)


2.动滑轮:

①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,

也可左右移动)

②实质:动滑轮的实质是: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的力,但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F= 1/2G


只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=1/2(G物+G动)


绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)


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又能改变动力的方向

③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=  1/n G 。


只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=  1/n (G物+G动) 


绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)


④组装滑轮组方法:

首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合题目的具体要求组装滑轮。

 

三、机械效率

1.有用功:对人们有用的功。


公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总

           斜面:W有用= Gh


2.额外功:并非我们需要但又不得不做的功


公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)

斜面:W额=f L


3.总功:有用功加额外功或动力所做的功


公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η

          斜面:W总= fL+Gh=FL


4.机械效率:有用功跟总功的比值。


有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。通常用 百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。


提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。

 

5.机械效率的测量:

① 原 理:

②应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

③器 材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。

④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。

⑤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,个数越多则额外功相对就多。

B提升重物越重,做的有用功相对就多。

C 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。


四、功的原理

1.内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。


2.说明:(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)


①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)


3.应用:斜面

①理想斜面:斜面光滑

②理想斜面遵从功的原理;

③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。

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


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