第十二章第十二章 简单机械简单机械一、一、简单机械机械1杠杆的五要素杠杆的五要素支点支点O、动力动力F1 、阻力阻力F2 、动力臂动力臂 l1 、阻力臂阻力臂 l2 图示杠杆的力臂图示杠杆的力臂杠杠 杆杆 例：例：画出图中力画出图中力F对对支点支点O的力臂的力臂l 。FOl2探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 调节杠杆在水平位置平衡调节杠杆在水平位置平衡 ； 获取实验数据；获取实验数据； 归纳结论。归纳结论。实验次数次数阻力阻力F2/ N阻力臂阻力臂l2/ m阻力阻力阻力阻力臂臂F2l2/Nm动力力F1/N动力臂力臂l1/m动力动力动力臂动力臂F1l1/Nm110.150.1510.150.1521.50.100.15330. 050.1541.50.20.310.30.3520.150.3630.10.33杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件 动力动力动力臂动力臂=阻力阻力 阻力臂阻力臂 F1l1=F2l2 两个力与它们的力臂成反比。两个力与它们的力臂成反比。例例右图所示杠杆平衡吗？右图所示杠杆平衡吗？作如下变化，杠杆能平衡吗？作如下变化，杠杆能平衡吗？若左侧加一个相同钩码；若左侧加一个相同钩码；若右侧减一个钩码；若右侧减一个钩码；支点右移一格；支点右移一格；左侧钩码组左移一格。左侧钩码组左移一格。4杠杆分类杠杆分类 省力杠杆：动力臂大于阻力臂。省力，但费距离。省力杠杆：动力臂大于阻力臂。省力，但费距离。 费力杠杆：动力臂小于阻力臂。省距离，但费力。费力杠杆：动力臂小于阻力臂。省距离，但费力。 等臂杠杆：动力臂等于阻力臂。不省力也不费力。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂。不省力也不费力。 例：开瓶起子、羊角锤起钉子、例：开瓶起子、羊角锤起钉子、剪铁皮的剪子剪铁皮的剪子例例：钓钓鱼鱼杆杆、使使用用筷筷子子、用用大大扫扫帚扫地帚扫地例：天平例：天平例例一块截面积为矩形一块截面积为矩形ABCD的均匀金属块重的均匀金属块重2 000 N，它的长宽之比为，它的长宽之比为4: :3，将它置于水平地，将它置于水平地面上如图所示，若在面上如图所示，若在A点用力点用力F抬起金属块的一抬起金属块的一端，则力端，则力F至少为至少为 N。 ABDCGl2Fl1800L2L1BF2OF1AF2BOAF1画出图中各力的力臂画出图中各力的力臂（1 1）找出支点的位置）找出支点的位置（3 3）从支点作动力、阻力）从支点作动力、阻力作用线的垂线作用线的垂线（2）确定动力、阻力）确定动力、阻力作用线作用线（4）标垂足）标垂足,定力臂定力臂画出图中杠杆各力的力臂画出图中杠杆各力的力臂F1F2l1l2F1F2l1Ol2O*在在“研究杠杆的平衡条件研究杠杆的平衡条件”实验中：实验中：实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在使杠杆在_位置平衡，这样做是位置平衡，这样做是 为了为了_.若发若发现杠杆左端低、右端高，这现杠杆左端低、右端高，这 时应将两端时应将两端的螺母都向的螺母都向_ _移移. 杠杆的支点通过杠杆的重心，这样杠杆的支点通过杠杆的重心，这样做的目的是做的目的是_从杠杆上方便地读出或测量出力臂从杠杆上方便地读出或测量出力臂水平水平右右使重力作用线通过支点，重力臂为使重力作用线通过支点，重力臂为0 0 ，不影响杠杆平衡条件不影响杠杆平衡条件实验中，我们是根据测得的数据，实验中，我们是根据测得的数据，通过计算通过计算_ _才归纳出杠杆的平衡条件是才归纳出杠杆的平衡条件是_ _。动力动力动力臂和阻力动力臂和阻力阻力臂阻力臂 动力动力 动力臂动力臂= =阻力阻力阻力臂阻力臂(F(F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2 ) )例例1 1：在已平衡的杠杆两边分别在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相挂上不同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，等），杠杆仍然平衡，如图，则如图，则：左右力臂左右力臂L1:L2=_?L L1 1L L2 2在两边钩码下同时加在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码，挂一个同样的钩码，杠杆杠杆_（填（填“能或能或不能不能”）平衡？）平衡？ _边下降边下降? ?例例1 1：在已平衡的杠杆两边分别在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相挂上不同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，等），杠杆仍然平衡，如图，则如图，则：若使再次平衡的若使再次平衡的杠杆两边同时去杠杆两边同时去掉一个钩码，则掉一个钩码，则 _ _ 边将下降，边将下降，-“极端判断法极端判断法”2 2、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图，、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图，下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( )( ) A A两杠杆均为省力杠杆两杠杆均为省力杠杆 B B两杠杆均为费力杠杆两杠杆均为费力杠杆 C CABCABC为省力杠杆为省力杠杆 D DABCABC为省力杠杆为省力杠杆一、一、简单机械机械 2动滑滑轮 动滑滑轮的杠杆示意的杠杆示意图； 动滑滑轮实质是是动力力臂臂是是阻阻力力臂臂2倍的杠杆。倍的杠杆。1定定滑滑轮 定滑定滑轮杠杆示意杠杆示意图； 定滑定滑轮实质是等臂杠杆，是等臂杠杆，滑滑 轮F1F2l2l1OF1F2l2l1O3滑滑轮组拉力大小与重力大小的关系：拉力大小与重力大小的关系： 动滑滑轮和和重重物物由由几几段段绳子子承承重重，拉拉力就是力就是总重的几分之一。重的几分之一。 拉力与重物移拉力与重物移动距离的关系：距离的关系： 绳子子自自由由端端移移动的的距距离离是是重重物物移移动距离的距离的n倍。倍。s = nh例例1小明站在地面上准备用一个滑轮组提升重物，小明站在地面上准备用一个滑轮组提升重物，请在图中画出绕线的方法。请在图中画出绕线的方法。 根据下面的省力要求，给滑轮组绕绳根据下面的省力要求，给滑轮组绕绳 F= G31 F= G51F1、按要求画出绳子的绕法n = 5n = 4n = 4n = 2n = 3FFFFF练习：解析：解析：n 应为整数整数 n = 4应用用两两“动”两两“定定”滑滑轮组，绳子子固固定定端端在在定定滑滑轮下下最多能提起：最多能提起：例例一一根根绳子子最最多多能能承承受受300 N的的拉拉力力，要要提提起起1 000 N的的重重物物，应用用什什么么样的的滑滑轮组？(动滑滑轮重重力力不不计要要求求向向下下拉拉且且滑滑轮个个数数最最少少)用用这个滑个滑轮组最多能提起多重的物体？最多能提起多重的物体？F 二、机械效率二、机械效率1机械效率的概念机械效率的概念 有用功跟总功的比值。有用功跟总功的比值。 公式：公式： 用百分数表示。总小于用百分数表示。总小于1。2测滑轮组的机械效率：测滑轮组的机械效率： 实验原理实验原理 滑轮组的机械效率与滑轮轴摩擦、滑轮组的机械效率与滑轮轴摩擦、动滑轮重、物动滑轮重、物重有关。重有关。 动滑轮重一定动滑轮重一定, ,物重越大，机械效率越高。物重越大，机械效率越高。 物物重一定，动滑轮越重，机械效率低。重一定，动滑轮越重，机械效率低。直接测量量为直接测量量为G、F、h、s ，用公式计算中间量用公式计算中间量W有有= Fs ， W总总= Gh 。计算机械效率计算机械效率F拉拉FF例例 某人用如图所示的滑轮组提升某人用如图所示的滑轮组提升2000牛牛的重物，使用的拉力是的重物，使用的拉力是800牛，绳子自牛，绳子自由端被拉下由端被拉下4米。米。（1）这个人做的总功是多少焦？）这个人做的总功是多少焦？（2）有用功是多少焦？）有用功是多少焦？（3）额外功是多少焦？）额外功是多少焦？（4）这个滑轮组的机械效率是多少？）这个滑轮组的机械效率是多少？FG2 2用如用如图所示滑所示滑轮组拉着一重拉着一重为100100牛的物牛的物体体A A沿水平面做匀速运沿水平面做匀速运动，所用拉力，所用拉力F F的大小的大小为4040牛牛（1 1）不）不计轮和和绳的重力以及摩擦，求：物的重力以及摩擦，求：物体体A A所受的摩擦力所受的摩擦力（2 2）若滑轮组的机械效率为）若滑轮组的机械效率为80%80%，求：物体，求：物体A A所受的摩擦力所受的摩擦力 1农农村村用用来来舂舂米米的的工工具具是是一一个个杠杠杆杆，下下图图是是它它的的结结构构示示意意图图。O为为固固定定转转轴轴，在在A端端连连接接着着石石球球，脚脚踏踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷。端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷。 若石球重若石球重50 N，要将石球，要将石球 抬起，脚至少用多大竖直抬起，脚至少用多大竖直 向下的力？向下的力？(摩擦和杠杆摩擦和杠杆 自重均忽略不计自重均忽略不计)F2l1=1m l2=0.4mF1OBA练一练练一练2杠杠杆杆由由图图中中位位置置到到水水平平位位置置的的过过程程中中，力力F如如何变化？何变化？力力F始终与杠杆始终与杠杆垂直垂直力力F的方向始终的方向始终水平水平力力F的方向始终的方向始终竖直竖直3质质量量是是6 kg的的物物体体A放放在在水水平平桌桌面面上上，利利用用下下图图装装置置使使物物体体以以0.2 m/s的的速速度度做做匀匀速速直直线线运运动动，弹弹簧簧测测力力计计始始终终保保持持水水平平，其其示示数数为为2 N，不不计计绳绳子子的的伸伸长和滑轮组内部的摩擦，则（长和滑轮组内部的摩擦，则（g取取10 N/kg）（1）作用在绳端的拉力）作用在绳端的拉力F为为N（2）水平桌面对物体）水平桌面对物体A的摩擦力是的摩擦力是N（3）在）在10 s内拉力作用点移动内拉力作用点移动mAF2644如图所示的滑轮组将重如图所示的滑轮组将重G12 N的物体匀速提的物体匀速提升升20 cm。所用的拉力。所用的拉力F5 N，所做的有用功为，所做的有用功为 J，机械效率为，机械效率为 ，当改为提升，当改为提升18 N的重物时，该滑轮组的机械效率为的重物时，该滑轮组的机械效率为 。（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦）。（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦） 2.480%85.7%FG5如如图图所所示示，每每个个滑滑轮轮均均重重12 N，用用滑滑轮轮组组拉拉着着重重1 000 N的的物物体体A沿沿水水平平方方向向以以0.2 m/s的的速速度度匀匀速速向向左左移移动动，拉拉力力F的的功功率率为为32 W。（不不计计绳绳重重及及机械内部摩擦）求：机械内部摩擦）求：（1）拉力）拉力F的大小；的大小； （2）滑轮组的机械效率。）滑轮组的机械效率。 AF