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第四章
机械和功
复习
一、简单机械
杠杆、滑轮、轮轴、斜面等
二、杠杆
1. 定义：在力的作用下绕固定点转动的硬棒
2. 杠杆是理想模型
4. 组成（杠杆的五要素）
支点 O：杠杆绕着转动的固定点
动力 F1：促使杠杆转动的力
阻力 F2：阻碍杠杆转动的力
动力臂 l1：从支点O到动力作用线的距离
阻力臂 l2：从支点O到阻力作用线的距离
F2阻力
L1动力臂
L2阻力臂
动力作用线
阻力作用线
O支点
F1动力
杠杆五要素
画力臂的要求
力臂：指支点到力的作用线的垂直距离。
2. 确定动力和阻力的作用线；（虚线）
3. 过支点到力的作用线作垂线段；（虚线）
4. 标垂足，用大括号标记力臂，标力臂符号。
1. 找支点；
物体的平衡状态：静止或匀速直线运动
一、杠杆的平衡状态：静止或绕支点匀速转动
杠杆在满足什么条件时才能平衡？
l1
l2
F1
F2
实验目的：探究杠杆平衡的条件
实验器材：带刻度的杠杆、铁架台、
钩码、弹簧测力计
测量的物理量：动力F1、阻力F2、
动力臂l1、阻力臂l2
研究对象：处于平衡状态的杠杆
实验步骤
① 安装好杠杆、使其能自由转动；
② 调节杠杆两端的平衡螺母，使其在水平位置平衡；
平衡螺母
目的：方便直接读取力臂
③ 在支点两侧分别挂上钩码，调节钩码个数或位置，使其在水平位置平衡；
④ 调节钩码个数或位置，多次实验；
目的：得到普遍规律，避免偶然性。
实验次数 动力F1（N） 动力臂l1（m） 阻力F2（N） 阻力臂l2（m）
1
2
3
4
数据记录
实验次数 动力×动力臂 F1l1 (N·m） 阻力×阻力臂
F2l2 (N·m）
1
2
3
4
为了研究得出结论，上述表格中还应增加两个处理数据的项目
可以得到的初步结论是：
当动力和阻力作用于杠杆支点的两侧使杠杆平衡时，动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。
杠杆平衡条件：动力x动力臂=阻力x阻力臂
F1xl1=F2xl2 或 =
如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，杠杆长0.4m，在它的中点B 处挂一重30N的物体G。若在杠杆上A端施加竖直方向的力F，使杠杆在水平位置平衡，求F 的大小。
已知：l1=0.4m l2=0.5*0.4m=0.2m F2=G=30N
由杠杆平衡条件可知F1xl1=F2xl2
F1x0.4m=30Nx0.2m
F1=60N
三、杠杆的分类
杠杆的平衡条件F1l1=F2l2
l1＞l2时，F1＜F2，
是省力杠杆
l1＜l2时，F1＞ F2，是费力杠杆
l1=l2时，F1= F2，
是等臂杠杆
省力费距离
费力省距离
不省力也不费力
不省距离也不费距离
撬棒、钢丝钳
天平、定滑轮
钓鱼竿、筷子
凹槽
轴
小轮
滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
2. 实质：等臂杠杆
支点：轴心O
l1 = l2 = 滑轮半径 R
一、定滑轮
1. 定义：使用时，轴固定不动的滑轮
3. 特点：
① F=G，不能省力
② 改变用力的方向
③ s=h
拉力作用点移动的距离
等于重物移动的距离
即不省力也不省距离，但可以改变用力方向
无论拉力方向怎么样， 大小都不变，F＝G
G
F1
F2
F3
2. 实质：省力杠杆
l1= 2R
l2= R
二、动滑轮
1. 定义：使用时，轴随物体一起移动的滑轮。
3. 特点：
① F=1/2 G，省一半力
② 不能改变用力的方向
③ s=2h
动力作用点移动的距离
等于重物移动距离的两倍
省力费距离，不可以改变用力方向
小金将长为0.8米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A 挂一个40牛的物体，肩上支点O 离后端A 为0.4米，他用手压住前端B 使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则
（1）此时手压木棒的压力大小为多少牛？
（2）肩对木棒的支持力大小为多少牛？
（3）人对地面的压力大小为多少牛？（g=9.8N/kg）
40N
80N
530N
用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（ ）
A． F1>F2>F3 　 B． F2>F3>F1 　
C． F2>F1>F3 　 D． F3>F1>F2
D
丙
F3
乙
F2
甲
F1
一、机械功（W）
1. 定义：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功，简称做了功。
2. 做功的必要因素（2个）：
① 作用在物体上的力
② 物体在力的方向上通过的距离
座椅
F
匀速举起
座椅
F
保持静止
座椅
F
来回走动
做功
不做功
不做功
ν
ν=0
ν
有F，但s为0
有F，有s
但F与s的方向垂直
有F，有s
怎样判断力是否对物体做功呢？
依据：做功的两个必要因素
思路：
确定研究对象
分析受力情况
分析运动情况
归纳得出结论
座椅
F
匀速举起
做功
ν
4. 功的大小
力对物体所做的功W等于作用力F与物体在力的方向上移动的距离s的乘积
公式：W=Fs
单位：焦耳（J）
W=F s
J
N
m
1J=1N·m
物体单位时间内所做的功
表示做功快慢的物理量
1、物理意义：
2、定义：
3、公式：
功
时间
功率=
功
时间
功率
4、推导公式：
P= W/t=Fs/t= Fv
速度
力
2
功率（P）
5、单位：
物体在1 秒内所做的功为1焦。
瓦 （W）
秒（s）
焦耳（J）
国际单位：瓦特 ，符号 W
其他单位：千瓦（k W） 1千瓦=1000瓦
1瓦特 =1焦/1秒
什么是能量？
一、能量
如果一个物体能对其他物体做功，就说这个物体具有能量，简称能。
处在高处的重锤能对桩做功
二、重力势能
1. 定义：物体处于某一高度时所具有的势能。
2. 影响因素：质量、高度
物体质量越大，所处的位置越高，它所具有的重力势能就越大。
三、弹性势能
1. 定义：物体由于发生弹性形变而具有的势能。
2. 影响因素：
物体的弹性形变越大，物体所具有的弹性势能越大。
四、动能
1. 定义：物体由于运动而具有的能量。
一切运动的物体都有动能
2. 影响因素：质量、速度
物体质量越大，速度越大，其动能就越大。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
1. 动能和势能统称为机械能.
2.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
五、机械能
3.动能和势能可以相互转化。
分析单摆从A到B到C三点间的能量转化过程。
A
B
C
h
A B：小球的动能______，重力势能________,
__________转化为________。
增大
增大
减小
减小
重力势能
重力势能
动能
动能
单摆实验分析：
单摆
A
B
C
B C：小球的动能______，重力势能 ____，
_________转化为____________。
分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。
高度减小
速度增大
重力势能减小
动能增大
转 化
（1）皮球下落：
（2）皮球接触地面：
开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。
这时是动能转化为弹性势能。
动能减小
弹性势能增大
转 化
速度减小
形变增大
（3）皮球在恢复原状的过程中：
弹性形变程度变小，向上的速度变大。
动能增大
弹性势能减小
转 化
形变减小
速度增大
（4）皮球上升时：
高度增大
速度减小
重力势能增大
动能减小
转 化
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能和势能大小会变化，但机械能的总和不变，即机械能守恒。
机械能守恒条件：只有重力和弹力做功
例题1. 质量为2吨的汽车在平直公路上行驶时，受到的阻力为汽车重力的0.2倍。它先匀速行驶了2千米，接着关闭发动机又行驶了55米后停下。求在整段路程中动力对汽车的功。
练一练
7.84*10^6J
1、判断下列说法是否正确：
（1）机械做功越多，功率越大；
（2）机械做功所用的时间越少，功率越大
（3）在相同的时间内，机械做功越多，功率越大；
（4）机械做功越快，功率越大；
（5）机械做的功越多，所用的时间越少，功率越大。
练习题
√
×
×
√
√
2. 如图2是小朋友玩蹦蹦床的情景。小朋友在蹦床发生最大形变处到向上运动再到刚脱离蹦床的过程中，他的质量________，重力势能________。（以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。当上升到最高点时，他的速度为零，此时他处于_____ (选填“平衡”或“非平衡”)状态。(不计空气阻力)
不变
变大
非平衡

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