简单机械知识点汇总

杠杆


1. 定义:一根硬棒,在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒叫杠杆。

2. 五要素:一点、二力、两力臂。(①“一点”即支点,杠杆绕着转动的点,用“O”表示。②“二力”即动力和阻力,它们的作用点都在杠杆上。动力是使杠杆转动的力,一般用“F1”表示,阻力是阻碍杠杆转动的力,一般用“F2”表示。③“两力臂”即动力臂和阻力臂,动力臂即支点到动力作用线的距离,一般用“L1”表示,阻力臂即支点到阻力作用线的距离,一般用“L2”表示。)

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3. 杠杆的平衡(杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动叫杠杆平衡)条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;公式: F1L1=F2L2。

4. 杠杆的应用

(1)省力杠杆:L1>L2,F1<F2(省力费距离,如:撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀。)

(2)费力杠杆:L1

(3)等臂杠杆:L1=L2,F1=F2(不省力、不省距离,能改变力的方向等臂杠杆的具体应用:天平、许多称质量的秤,如杆秤、案秤,都是根据杠杆原理制成的。)


滑轮


1. 滑轮是变形的杠杆。

2. 定滑轮:

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①定义:中间的轴固定不动的滑轮。

②实质:等臂杠杆。

③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G物。绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动的距离SG(或速度vG)

3. 动滑轮:

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①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)

②实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)拉力F=1/2 G物,只忽略轮轴间的摩擦则,拉力F=1/2(G物+G动)。绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)

4. 滑轮组

①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点: 使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=1/n G物,只忽略轮轴间的摩擦则,拉力F=1/n(G物+G动)。绳子自由端移动距离SF(或vF)=n 倍的重物移动的距离SG(或vG)

④组装滑轮组方法:首先根据公式n=(G物+G动)/F 求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。


机械效率


1. 有用功:定义:对人们有用的功。

公式:W有用=Gh(提升重物)= W总-W额=ηW总

斜面:W有用=Gh

2. 额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功。

公式:W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)

斜面:W额=fL

3. 总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功

公式:W总=W有用+W额=FS =W有用/η

斜面:W总= fL+Gh=FL

4. 机械效率:定义:有用功跟总功的比值。


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5. 有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

6. 提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。

7. 机械效率的测量:

(1)原理:η=W有用/ W总=Gh/FS

(2)应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

(3)器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

(4)步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。

(5)结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:

①动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。

②提升重物越重,做的有用功相对就多。

③摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。

8. 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。


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