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第1节 杠杆与滑轮
清单01 杠杆的概念
1.在力的作用下能绕着 (固定点)O转动的硬棒,这根硬棒就是杠杆。
2.杠杆五要素
(1)支点:杠杆绕着转动的点,用“O”表示。
(2)动力:使杠杆转动的力,用“F1”表示。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力,用“F2”表示。
(4)动力臂:从支点到动力 (作用线)的距离,用“l1”表示。
(5)阻力臂:从支点到阻力 (作用线)的距离,用“l2”表示。
注意:无论动力还是阻力,都是作用在杠杆上的力,但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做 (动力),而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫 (阻力)。
力臂是点到线的距离,而不是支点到力的 (作用点)的距离。力的作用线通过支点的,其力臂为 (零),对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆作图
画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。
⑴ 找支点O;
⑵ 延长力的作用线(虚线);
⑶ 画力臂(实线双箭头,过支点垂直于力的作用线作垂线);
⑷ 标力臂。
4.杠杆平衡条件
(1)杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下 (静止)时,我们就说杠杆平衡了。
(2)杠杆的平衡条件: (动力×动力臂=阻力×阻力臂),或F1l1=F2l2。
5.杠杆的应用
(1)省力杠杆:动力臂l1 (>)阻力臂l2,则平衡时F1<F2,这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力),但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离,并且比不使用杠杆,力直接作用在物体上移动的距离大)。
(2)费力杠杆:动力臂l1 (<)阻力臂l2,则平衡时F1>F2,这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力),但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。
(3)等臂杠杆:动力臂l1=阻力臂l2,则平衡时F1=F2,这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力,也不费力,即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
清单02 滑轮
1.滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫 (滑轮)。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同,滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮
(1)定义:工作时,中间的轴 (固定不动)的滑轮叫定滑轮。
(2)实质:是个 (等臂)杠杆。
轴心O点固定不动为支点,其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r,根据杠杆的平衡条件可知,因为重物匀速上升时不省力。
(3)特点: (不省力),但可改变力的 (方向)。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。
(4)动力移动的距离与重物移动的距离相等。
对于定滑轮来说,无论朝哪个方向用力,定滑轮都是一个等臂杠杆,所用拉力都等于物体的重力G。(不计绳重和摩擦)
3.动滑轮
(1)定义:工作时,轴随重物一起移动的滑轮叫 (动滑轮)。
(2)实质:是一个动力臂为阻力臂 (二倍)的杠杆。
(3)特点:省一半力,但不能改变力的 (方向)。
(4)动力移动的距离是重物移动距离的 (2)倍。
对于动滑轮来说:1)动滑轮在移动的过程中,支点也在不停地移动;2)动滑轮省一半力的条件是:动滑轮与重物一起匀速移动,动力F1的方向与并排绳子平行,不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
(1)定义:由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
(2)特点:可以 (省力),也可以改变力的 (方向)。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的 (几分之一),即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。
注意:如果不忽略动滑轮的重量则:。
3.动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是:使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的 (n)倍,即S=nh。
4.绳子端的速度与物体上升的速度关系:。
清单03 斜面
1.斜面是一种可以省力的简单机械,但却费 (距离)。
2.当斜面高度h一定时,斜面L越长,越 (省力)(即F越小);当斜面长L相同时,斜面高h越小,越省力(即F越小);当斜面L越长,斜面高h越小时,越省力(即F越小)。
即时练习
【练习1】下列关于杠杆的一些说法中,正确的是( )。
A. 杠杆只可以是直的 B. 动力臂就是支点到动力作用点的距离
C. 杠杆支点一定在杠杆上
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