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第十一章 简单机械
一、杠杆
1、定义： 一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就叫杠杆。
2、要素： (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）。
支点、动力作用点、阻力作用点一定是在杠杆上的
作力臂的方法：1找支点，2找力的作用点，3画力的示意图，4作力的作用线（虚线）
5从支点作力的作用线的垂线，6标箭头、字母
动力与阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆运动的方向一定相反
平衡状态：当杠杆处于静止或匀速转动时叫平衡状态
实验室用杠杆可以在任何位置平衡，平衡螺母用以调节杠杆在水平位置平衡
实验前调节杠杆在水平位置平衡——消除杠杆自重对实验的影响
实验中使杠杆在水平位置平衡——便于测量力臂大小，多次实验是为了得到普遍规律。
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：F1/F2=L2/L1。
杠杆平衡条件即阿基米德发现的杠杆原理。
当杠杆平衡时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一
三种杠杆：(1)省力杠杆：L1>L2平衡时F1(2)费力杠杆：L1F2。费力，但省距离。（钓鱼杆，筷子等）
(3)等臂杠杆：L1=L2平衡时F1=F2。不省力，也不费力。（天平）
找最大动力臂:
a、动力作用点确定，支点和动力作用点的连线即为最大动力臂
b、动力作用点没确定，支点到杠杆上最远点的连线即为最大动力臂
作最小动力的示意图:
过动力作用点作力臂的垂线，标注箭头和字母(注意力的方向)。
轮轴：由具有公共转轴的轮和轴组成，轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆
F1R=F2r F1/F2=r/R
二、滑轮
1、定义： 能绕轴转动的轮子
(
F=G/3
) (
F=G/2
)（1）定滑轮：轴的位置固定不动的滑轮。
不省力，但能改变动力的方向。（实质是个等臂杠杆）。
动滑轮：轴的位置随被拉物体一起运动。
省一半力，但不能改变动力方向,费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆的省力杠杆)。
滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。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
滑轮组：F=(G物+G动)/n S=nh F为绳子自由端拉力，S为绳子自由端移动距离 V绳=nV物
滑轮实验：操作注意，用弹簧测力计竖直向下/竖直向上匀速缓慢拉动绳子自由端
三：功
功的两个必要因素：一是对物体要有力的作用；二是物体要在力的方向上通过一段距离。
功的计算：功(W)等于力(F)与物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。（功=力×距离）.
功的公式：W=Fs；单位：W→焦(J)；F→牛顿；s→米。(1焦=1牛·米，1J＝1N·m).
使用任何机械都不省功。
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，不计摩擦，螺丝也是斜面
提升物体，克服重力做功 W=Gh 物体下落，重力做功W=Gh
斜面实验中，操作时注意是用弹簧测力计沿斜面匀速拉动物体
四：功率
功率只能表示机械做功的快慢，不能说明机械做功的多少。
定义：功与做功所用时间的比 P=W/t 单位是J/s 专门单位W（瓦特） 1W=1J/s
千瓦与兆瓦：1kW=1000W 1MW=103kW
马力：1min内把约15t物体举高月0.3m所需的功率
1马力=1500kg×9.8N/kg×0.3m/60s = 735W
五：机械效率
有用功：我们的目的，我们所需要做的功额外功：并非我们所需，但又不得不做的功
(
一定小于
100%
)总 功：总功等于有用功和额外功之和W总=W有用+W额外
对于滑轮组：
有用功是把物体提升相应高度而做的功W有用= Gh
总功即作用在绳子自由端的力与绳子自由端移动距离的乘积W总= FS=Fnh
提高机械效率的方法：
减轻滑轮与绳子自重、减小摩擦（此两点旨在减少额外功），增加物重（提高有用功占比）
补充：滑轮组的机械效率与提升的速度无关，与提升的高度无关，与滑轮组绕绳方式无关。
公式汇总：
杠杆平衡条件F1L1=F2L2F1/F2=L2/L1轮轴：F1R=F2r F1/F2=r/R
滑轮 F=(G物+G动)/n S=nh V绳=nV物 n：与动滑轮接触绳子股数
(
对于滑轮组：
=
00%
)功计算公式 W=FS 单位：J 变形：F=W/S S=W/F
重力做功或克服重力做功：W=Gh
功率 W=Pt 单位：W 1W=1J/S 变形：P=W/t t=W/P
P=W/t=FS/t=FV(F为动力，V为速度) F=P/V V=P/F
机械效率变形：W有=ηW总 W总=W有/η
对于滑轮组η=G/nF η=G/(G+G动) η=G/nf
如图1请作出物体A所受重力的示意图和使杠杆在图示位置平衡的最小力F（保留作图痕迹）。
(
F
)
(
作图
F=f/2
) (
图
3
) (
图
2
) (
图
1
)
如图2标出支点O，并作出动力臂。
(
作图
F=f/3
)如图3标出支点O，并作出力臂。

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