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第十二讲简单机械

考点梳理

考点一、杠杆

1.杠杆：在力的作用下能绕着转动的硬棒，这根硬棒就叫。

(1)“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下的物体。(2)杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。

2.杠杆的七要素：(1)支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对；(2)动力：使杠杆的力叫动力，用“F1”表示；(3)阻力：杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；(4)动力作用点：动力在杠杆上的；(5)阻力作用点：阻力在杠杆上的；(6)动力臂：从支点到动力作用线的，用“”表示；(7)阻力臂：从支点到阻力作用线的，用“”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，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫。

力臂是点到线的距离，而不是支点到力的的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为，对杠杆的转动不起作用。

3.杠杆示意图的画法：(1)根据题意先确定支点O；(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；(3)从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；

第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。

第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。

第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”，“l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂。

4.杠杆的平衡条件

(1)杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下时，我们就说杠杆平衡了。

(2)杠杆的平衡条件实验

图(1)

图(2)

1)首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图(2)所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图(1)杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图(2)方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。

2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。

(3)杠杆的平衡条件：×动力臂=阻力×，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。

考点二、滑轮

1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫。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：，但可改变力的。

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(图中得到使重物G上升的力)。

(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。

(2)实质：是一个动力臂为阻力臂的杠杆。

(3)特点：省一半力，但不能改变力的。

(4)动力移动的距离是重物移动距离的倍。

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