一、基础知识
1.杠杆
杠杆是最基本的简单机械。细心一点,在各种机械装置中都能找到杠杆的影子。所谓杠杆,就是一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒。这里,硬是指受力时形状的变化很小;棒也不一定是直的,它可以是各种形状。如马路边上垃圾桶的盖子,我们倒垃圾时掀开垃圾桶的盖子,它就是一杠杆。杠杆的特征在于转动,因此,辨别杠杆时,关键判断它能否在力的作用下,绕固定点转动,如果转动,则该装置一定是杠杆。面对实物,面对固定的图形,如何判断它是否绕轴转动,这就要求我们有丰富的想象力。我们平时骑的自行车,很多部件都是杠杆,你能识别出来吗?
2.什么是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂?
(1)支点:杠杆绕着转动的点(o)
(2)动力:使杠杆转动的力(F1)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力(F2)
(4)动力臂:从支点到动力的作用线的距离(L1)。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(L2)
3.杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.或写作:F1L1=F2L2或写成。这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
4.三种杠杆:
(1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1
(2)费力杠杆:l1F2。特点是费力,但省距离。(如钓鱼杠,理发剪刀等)
(3)等臂杠杆:L1=L2,平衡时F1=F2。特点是既不省力,也不费力。(如:天平)
5.定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)
6.动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离.(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
7.滑轮组:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
8、功
(1)、功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
(2)、功的计算:功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离)
(3)、功的公式:W=Fs;单位:W→焦;F→牛顿;s→米。(1焦=1牛·米).
(4)、功的原理:使用机械时,人们所做的功,都等于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不省功。
(5)、斜面:FL=Gh斜面长是斜面高的几倍,推力就是物重的几分之一。(螺丝、盘山公路也是斜面) (6)、机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率。计算公式:P有/W=η
(7)、功率(P):单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。单位:P→瓦特;W→焦;t→秒。(1瓦=1焦/秒。1千瓦=1000瓦)
二、应用
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: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。
三、经典例题
【2016•北京卷】水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断中正确的是
A.重力对购物车做了功
B.支持力对购物车做了功
C.推力对购物车做了功
D.没有力对购物车做功
解析:物理学中功的定义是有力作用在物体上,且物体在该力的方向上移动一段距离,水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,购物车没有在重力方向上通过距离,故重力对购物车没有做功;购物车在支持力方向上没有通过一段距离,故支持力没有对购物车做功;购物车在推力的方向上通过一段距离,故推力对购物车做了功;所以答案选C。
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