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(共18張PPT)
09 簡單機械
九上秋周鞏固提高-chen
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一、杠桿
1.杠桿的定義：如果一根硬棒在力的作用下能夠繞著固定點轉動，這根硬棒就叫做杠桿。
“硬棒”不一定是棒，而是泛指有一定長度，能在外力作用下不發生彎曲、伸縮等形變的物體；杠桿可以是直的，也可以是彎曲的。關鍵是“硬”有“固定點”
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2.杠桿的五要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂
一、杠桿
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3.力臂的畫法
力臂是從支點到力的作用線的距離
(1)在杠桿的示意圖上，確定支點O（能夠繞此轉動的點）。
(2)畫好動力作用線及阻力作用線，有時需要用虛線將力的作用線延長。
(3)從支點O向力的作用線引垂線
要畫出垂足，則從支點到垂足的
距離就是力臂
口訣：先找點，后延線，
過支點，引垂線。
一、杠桿
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注：(1)動力和阻力可以在支點兩側，也可在支點同側。
(2)力臂有時在杠桿上，有時不在杠桿上，力的作用線過支點時力臂為零，該力對杠桿的轉動不起作用。
(3)力臂是支點到力的作用線的距離而不是支點到力的作用點的距離，力臂不一定在杠桿上。
(4)力臂要最長，可使力的作用方向與
作用點與支點的連線垂直，此時力作
用點與支點的距離即為最長力臂，可
以最省力
一、杠桿
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4.杠桿的平衡條件及應用
(1)平衡：在動力阻力的作用下，杠桿保持靜止或勻速轉動狀態
(2)條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂； F1L1=F2L2；知三算一
平衡條件的前提是：杠桿為輕質，即自重不計。
涉及到杠桿自重不能忽略時，以杠桿重心為作用點，重力為一個作用力(可以是動力或阻力)。
一、杠桿
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(3)省力杠桿與費力杠桿
名稱 力臂關系 力的關系 特點 應用舉例
省力杠桿 L1＞L2 F1＜F2 省力但費距離 撬棒、鍘刀、起子等
費力杠桿 L1＜L2 F1＞F2 費力但省距離 魚竿、鑷子、筷子等
等臂杠桿 L1＝L2 F1＝F2 既不省力也不費力 天平、定滑輪
一、杠桿
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(4)人體中的杠桿
一、杠桿
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(5)其他常考易混淆的杠桿
指甲刀、筷子、空調外機支架、汽車吊機
一、杠桿
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二、滑輪
1.定義：滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子
分類：使用滑輪工作時，根據滑輪軸的位置是否移動，可將滑輪分成定滑輪和動滑輪兩類。
定滑輪 動滑輪
定義 軸固定不動 軸隨物體一起移動
特點 不省力，不省距離，但能夠改變力的作用方向 省一半力， 費一倍距離，并且不能改變力的作用方向
應用 旗桿頂部的滑輪 起重機的動滑輪
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二、滑輪
2.定滑輪可以看做一個變形的杠桿
根據杠桿的平衡條件可知:F=G,所以不省力。
定滑輪的實質是一個等臂杠桿。但是定滑
輪可以改變力的方向
3.動滑輪也可以看做一個變形的杠桿
支點o在滑輪的邊緣上，動力臂為阻力臂的
2倍，故動力是阻力的二分之一，即動滑輪能夠省一半力。
動滑輪的實質是動力臂為阻力臂2倍的省一半力的杠桿，使用動滑輪費一倍的距離，如物移距離h，則繩子移動的距離s=2h。
注意：動滑輪上的拉力必須要豎直向上（繩子和重物的作用力方向平行），才能保證省一半力，拉力傾斜，動力臂變短，省力效果變差。
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二、滑輪
4.滑輪組
定滑輪動滑輪組成，能省力(但費距離)、能改變力的方向。
(1)探究滑輪組的省力情況:
①用彈簧測力計測鉤碼和動滑輪的總重。
②按圖勻速拉動繩子，記錄此時總重和
承擔動滑輪繩子股數n1和拉力F1的讀數。
③按圖勻速拉動繩子，記錄此時總重和
承擔動滑輪繩子股數n2和拉力F2的讀數。
④分析實驗數據可以得出:
在忽略摩擦繩重及實驗誤差的條件下：
F=(G+G輪)/n
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二、滑輪
(2)利用滑輪組提起物體時，動力F通過的距離s與物體被提高的高度h的關系是:s=nh (n為承擔物重何動滑輪的繩子股數)。
注意：確定滑輪組中承擔物重繩子的股數n的方法:
①要分清哪個(些)是定滑
輪，哪個(些)是動滑輪。
②把動滑輪與重物圈起來，將它們隔開
計算穿出動滑輪和重物上
的繩子股數。
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二、滑輪
5.受力分析法分析動滑輪與定滑輪組合中力的大小情況
(1)滑輪組中物體勻速直線運動或者靜止時（剛開始運動時）可以用受力平衡法分析各部分受力，此時合力為零
(2)不考慮繩重與摩擦，繩子上的力處處相等。
(3)滑輪上有幾股繩子
那么滑輪在這個方向上就受到繩子的力，就是
單根繩子上的力幾倍的合力
如右圖：勻速下拉時，F2=3F1+G滑輪
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三、機械效率
1.有用功、額外功、總功的定義
(1)有用功:人們提升目標重物過程中必須做的功，用w有用表示
(2)額外功:利用機械時，人們不得不額外做的功，用W額外表示
(3)總功: 拉力(動力)對整個機械所做的功，用W總表示
W總=W有用+W額外
(4)有用功、額外功、總功的單位都是焦(J)。
2.機械效率：科學上把有用功跟總功的比值叫做機械效率
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三、機械效率
3.滑輪組的機械效率
(1)總功：拉力所做的功W=FS；
(2)有用功：克服物體重力所做的功W=G物h；
(3)額外功：克服動滑輪的重力、繩子重力和摩擦所做的功
(4)若不考慮繩子重力和摩擦、則滑輪組機械效率
η= G物h/(FS)= G物h/(G物h+G動h)= G物/(G物+G動)= G物/nF
(5)提高滑輪組的機械效率：
①減小G動，增加G物 ②減小摩擦力，減少繩重
G物 G物
G物+G動 nF
η= =
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三、機械效率
5.斜面的機械效率
(1)斜面是一種簡單機械，使用它可以省力，但要費距離。
(2)計算斜面的機械效率：
①光滑斜面：FS＝Gh　 W額＝0　 η＝100%(理想狀態）
②有摩擦的斜面：
η＝Gh/FS W額＝fS=FS-Gh f=(FS-Gh)/S
③斜面的η與斜面的光滑程度和傾斜程度有關。
斜面的無用功主要是克服斜面的摩擦力所做的功
傾斜程度一樣時，要提高η：減少斜面摩擦力/使斜面盡量光滑
光滑程度一樣時，斜面越長，接觸面壓力越大，摩擦力越大，運動的距離也越長，η越低。但是斜面越長，越省力
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