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第六章 力和机械知识点
一、力
1．力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的。
2．力的符号：F 力的单位：牛顿；N
3．力的作用效果：可以改变物体的运动状态；可以改变物体的形状。
4．力的测量工具：测力计。（实验室中用弹簧测力计）
5．力的三要素：力的大小、方向、作用点。
6、用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来的方法，叫力的图示。
二、弹簧测力计
1、原理：弹簧受到的拉力越大，它的伸长就越长。
弹簧测力计只有在弹性形变范围内，它的伸长量才跟它受到的拉力成正比。如果超出弹性形变范围，它就要损坏。
2、使用方法
（1）使用前观察：指针是否指零刻线、量程、分度值。
（2）使用时注意
①不要超过它的量程。
②拉动时保证弹簧测力计内弹簧伸长的方向与所测得力在同一条直线上。
③读数时，视线要与刻度板表面垂直。
一、重力的概念
由于地球的吸引而使物体受到的力，叫重力。重力符号为G，单位为N。
1、地球附近的一切物体，无论是固体、液体还是气体，都受到地球的吸引。重力通常叫做重量。
2、重力的施力者是地球，受力者是物体。
二、重力的三要素
1、重力的大小
（1）物体所受重力的大小与质量成正比，。 其中g=9.8N/kg。
（2）重力的大小可用弹簧测力计测出。
注意：1、g为重力与质量的比例常数，数值为9.8 N/kg，
2、意思：是在地面附近质量为1kg的物体，受到的重力是9.8N。在粗略计算时g可取10 N/kg。
利用计算时，要注意式中各量的单位，m的单位是kg，g的单位是N/kg，G的单位是N。
2、重力的方向
由于重力作用的效果是将物体拉向地面，因此重力的方向总是竖直向下的。
利用重力的方向总是竖直向下的这一特性，可以制成重垂线来检查墙壁是否竖直，也可以在水平仪上悬挂一个重垂线，检查物体表面是否水平。
3、重力的作用点
重力在物体上的作用点叫重心。
（1）重心的位置
物体的重心位置与物体的形状、材料是否均匀有关。对于材料均匀、形状规则的物体、重心在它的几何中心上；例如均匀细棒的重心在棒的中点，均匀球的重心在它的球心。
（2）重力与质量的区别和联系

重力
质量

符号（名称字母）
G
m
定 义
由于地球的吸引而使物体受到的力
物体含有物质的多少
区

别
特 点
①有大小、方向、作用点三要素
②同一物体在地球上不同的位置所受重力是不同的（同一物体在高纬度地区和低海拔地区受到的重力较大，在低纬度和高海拔地区受到的重力较小）
③重力的方向总是竖直向下的
② 有大小
②同一物体质量不随物体的形状、状态、位置的改变而改变（为一定值）
③没有方向
单 位
N
kg
测量工具
弹簧测力计
天平
联 系
（g=9.8N/kg）
重力虽与质量有关，但它与质量是完全不同的两个概念。它们的区别是本质上的，绝不可混为乙谈，它们的联系则仅在数值上。下面的表格有较为全面的归纳。

一、摩擦力
1、定义：两个互相接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。
2、产生的条件：（1）两个物体要相互接触；（2）两物体要发生相对运动；（3）两物体之间要有正压力。
3、作用效果：阻碍物体间的相对运动。
4、方向：与物体相对运动方向相反。
5、施力物体：是相互接触的物体。
6、摩擦的种类：滑动摩擦、滚动摩擦等。
（1）滑动摩擦是指一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦；滚动摩擦是指一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。
（2）在压力相同的情况下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
（3）还有一种摩擦叫静摩擦。两个相互接触哦物体，在外力作用下有相对运动趋势而又保持相对静止时，在接触面间产生的摩擦力叫静摩擦力。如推桌子却没推动，这时在桌子与地面间就产生了静摩擦，它阻碍了桌子与地面间的相对运动趋势，其方向总是与物体相对运动趋势的方向相反，由于物体仍保持静止状态，所以静摩擦力总与外力平衡，当外力逐渐增大时（但物体仍没有运动起来），静摩擦力也随之增大。当外力增大到某一程度物体运动起来后，在接触面间产生的就不再是静摩擦力。
二、滑动摩擦力大小的决定因素
1、跟压力大小有关：在其他条件相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
2、跟接触面的粗糙程度有关：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
v
F′
F
注意：这里采用的研究方法叫控制变量法。
本实验的测量原理是：二力平衡条件。如图所示，
物体在水平拉力F的作用下，在水平面上做匀速直线
运动，拉力F和摩擦力F′是一对平衡力，大小相等，
即F′=F，由弹簧测力计的示数即可知道摩擦力的大小。
三、增大和减小摩擦的方法
1、增大有益摩擦的方法：使接触面粗糙、增大压力。例如在汽车轮胎上刻上花纹，以防打滑；啤酒瓶颈握在手中时，如果要下滑，我们只有握得更紧就不会再滑。这两种方法前者就是使接触面粗糙，后者则是增大压力。
2、减小有害摩擦的方法：减小压力，使接触面变得光滑些；用滚动代替滑动；使相互接触的表面分开（如加润滑油和用压缩空气或电磁场使摩擦面脱离接触）。

一、杠杆
1、定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。
（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，支点是相对固定的。
（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）动力作用点：动力在杠杆上的作用点。
（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。
（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示。
（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2 ”表示。
注意：①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。
②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。如图所示，以翘棒为例。
第一步：先确定支点，即杠杆绕着哪一点转动，用字母“O”表示。如图甲所示。
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，如图丙所示。
l1
l2
F2
F1

F2
F1

图甲 图乙 图丙
二、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静止时，我们就说杠杆平衡了。
2、杠杆的平衡条件实验
（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。目的：能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小。
（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×动力臂=阻力×阻力臂， 或 F1l1=F2l2。
杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
三、杠杆的应用

第五节 其他简单机械
F2
F1
B
A
G
O
l1
l2
一、滑轮
1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。
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。（如下中图所示）
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，
F
根据杠杆的平衡条件：，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。
（3） 特点：不省力，但可改变力的方向。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。 S=h
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。（如下左图所示）
O
F2
G
F1
L2
L1
F1
向上
向上
h
s=2h

（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示）
图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。
（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。（如上右图所示）
二、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。
即 （条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
F=1/n（G物+G动）(条件：不计绳重和摩擦,考虑动滑轮的重)
F
F
3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）
F
F
F

n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5

s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h
A B C D E F
4、滑轮组的组装：
F1
F2

l1
l2
O
（1） .根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；
（2） 确定动滑轮的个数；
（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。
5、确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
三、轮轴
1、定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。
2、实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如右图所示。
3、特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上，
则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，∵R＞r，∴F1＜F2，
使用轮轴可以省力，也可以改变力的方向，但却费了距离。
四、斜面
（1）如图所示斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。
G
F
L
h

（2） 如上图所示：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）。
（3） 在不考虑摩擦时，Gh=FL
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