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第十一章 簡單機械
一、杠桿
1、定義： 一根在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒就叫杠桿。
2、要素： (1)支點：杠桿繞著轉動的點(O)。
(2)動力：使杠桿轉動的力(F1)。
(3)阻力：阻礙杠桿轉動的力(F2)。
(4)動力臂：從支點到動力的作用線的距離（L1）。
(5)阻力臂：從支點到阻力作用線的距離（L2）。
支點、動力作用點、阻力作用點一定是在杠桿上的
作力臂的方法：1找支點，2找力的作用點，3畫力的示意圖，4作力的作用線（虛線）
5從支點作力的作用線的垂線，6標箭頭、字母
動力與阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿運動的方向一定相反
平衡狀態：當杠桿處于靜止或勻速轉動時叫平衡狀態
實驗室用杠桿可以在任何位置平衡，平衡螺母用以調節杠桿在水平位置平衡
實驗前調節杠桿在水平位置平衡——消除杠桿自重對實驗的影響
實驗中使杠桿在水平位置平衡——便于測量力臂大小，多次實驗是為了得到普遍規律。
3、杠桿平衡的條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂.或寫作：F1L1=F2L2 或寫成：F1/F2=L2/L1。
杠桿平衡條件即阿基米德發現的杠桿原理。
當杠桿平衡時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一
三種杠桿：(1)省力杠桿：L1>L2平衡時F1(2)費力杠桿：L1F2。費力，但省距離。（釣魚桿，筷子等）
(3)等臂杠桿：L1=L2平衡時F1=F2。不省力，也不費力。（天平）
找最大動力臂:
a、動力作用點確定，支點和動力作用點的連線即為最大動力臂
b、動力作用點沒確定，支點到杠桿上最遠點的連線即為最大動力臂
作最小動力的示意圖:
過動力作用點作力臂的垂線，標注箭頭和字母(注意力的方向)。
輪軸：由具有公共轉軸的輪和軸組成，輪軸實質可看做是一個可以連續轉動的杠桿
F1R=F2r F1/F2=r/R
二、滑輪
1、定義： 能繞軸轉動的輪子
(
F=G/3
) (
F=G/2
)（1）定滑輪：軸的位置固定不動的滑輪。
不省力，但能改變動力的方向。（實質是個等臂杠桿）。
動滑輪：軸的位置隨被拉物體一起運動。
省一半力，但不能改變動力方向,費距離。(實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿的省力杠桿)。
滑輪組：定滑輪和動滑輪組合在一起使用。使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體,提起物體所用的力就是物重的幾分之一
滑輪組：F=(G物+G動)/n S=nh F為繩子自由端拉力，S為繩子自由端移動距離 V繩=nV物
滑輪實驗：操作注意，用彈簧測力計豎直向下/豎直向上勻速緩慢拉動繩子自由端
三：功
功的兩個必要因素：一是對物體要有力的作用；二是物體要在力的方向上通過一段距離。
功的計算：功(W)等于力(F)與物體在力的方向上通過的距離(s)的乘積。（功=力×距離）.
功的公式：W=Fs；單位：W→焦(J)；F→牛頓；s→米。(1焦=1牛·米，1J＝1N·m).
使用任何機械都不省功。
斜面：FL=Gh 斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之一，不計摩擦，螺絲也是斜面
提升物體，克服重力做功 W=Gh 物體下落，重力做功W=Gh
斜面實驗中，操作時注意是用彈簧測力計沿斜面勻速拉動物體
四：功率
功率只能表示機械做功的快慢，不能說明機械做功的多少。
定義：功與做功所用時間的比 P=W/t 單位是J/s 專門單位W（瓦特） 1W=1J/s
千瓦與兆瓦：1kW=1000W 1MW=103kW
馬力：1min內把約15t物體舉高月0.3m所需的功率
1馬力=1500kg×9.8N/kg×0.3m/60s = 735W
五：機械效率
有用功：我們的目的，我們所需要做的功額外功：并非我們所需，但又不得不做的功
(
一定小于
100%
)總 功：總功等于有用功和額外功之和W總=W有用+W額外
對于滑輪組：
有用功是把物體提升相應高度而做的功W有用= Gh
總功即作用在繩子自由端的力與繩子自由端移動距離的乘積W總= FS=Fnh
提高機械效率的方法：
減輕滑輪與繩子自重、減小摩擦（此兩點旨在減少額外功），增加物重（提高有用功占比）
補充：滑輪組的機械效率與提升的速度無關，與提升的高度無關，與滑輪組繞繩方式無關。
公式匯總：
杠桿平衡條件F1L1=F2L2F1/F2=L2/L1輪軸：F1R=F2r F1/F2=r/R
滑輪 F=(G物+G動)/n S=nh V繩=nV物 n：與動滑輪接觸繩子股數
(
對于滑輪組：
=
00%
)功計算公式 W=FS 單位：J 變形：F=W/S S=W/F
重力做功或克服重力做功：W=Gh
功率 W=Pt 單位：W 1W=1J/S 變形：P=W/t t=W/P
P=W/t=FS/t=FV(F為動力，V為速度) F=P/V V=P/F
機械效率變形：W有=ηW總 W總=W有/η
對于滑輪組η=G/nF η=G/(G+G動) η=G/nf
如圖1請作出物體A所受重力的示意圖和使杠桿在圖示位置平衡的最小力F（保留作圖痕跡）。
(
F
)
(
作圖
F=f/2
) (
圖
3
) (
圖
2
) (
圖
1
)
如圖2標出支點O，并作出動力臂。
(
作圖
F=f/3
)如圖3標出支點O，并作出力臂。

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