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第十一章 简单机械
一． 杠杆
1. 杠杆
（1） 定义：在力的作用下，能够绕固定点转动的硬棒。
说明：A.杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的。
B. 在力的作用下，不可以弯曲或伸缩；可以转动，但不一定正在转动
（2） 生活中常见杠杆：开瓶器、扳手、剪刀、核桃钳、天平、镊子等。
2. 杠杆的五要素
（1） 支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。(在杠杆上)
（2） 动力（F1）：使杠杆转动的力。（施力物体是与杠杆作用的其他物体；作用点在杠杆上）
（3） 阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力。（施力物体是与杠杆作用的其他物体；作用点在杠杆上）
（4） 动力臂（L1）：从支点到动力作用线的距离。
（5） 阻力臂（L2）：从支点到阻力作用线的距离。
3. 杠杆示意图：在图上将杠杆五要素表示出来。
说明：画力臂的要求：
（1） 首先确定杠杆的支点
（2） 确定力的作用线，根据情况将力的作用线用虚线延长。
（3） 用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，指明哪个线段是力臂，并用字母L1、L2表示。
4. 杠杆平衡条件
（1） 杠杆平衡状态:杠杆静止不动或匀速转动。
（2） 探究杠杆平衡条件：
① 器材：钩码、杠杆、支架、刻度尺
② 步骤:a.调节杠杆两端的平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡.(方法：哪边偏高向哪边调)
说明：杠杆在在水平位置平衡的目的：排除杠杆自重对实验结果的影响
b.在支点左侧任意位置挂2个钩码，在支点右侧挂3个钩码，调节钩码位置直至杠杆在水平位置平衡，测量并记录L1、L2、F1、F2
说明：杠杆在在水平位置平衡的目的：便于测量力臂
c.改变钩码个数和位置，重复b实验两次以上
d．分析数据，得出结论
③ 步设计表格
实验次数
动力F1
动力臂L1
阻力F2
阻力臂L2
1

2

3

④ 多次实验的目的：排除偶然性，得到可靠结论
⑤ 得出结论的方法：归纳法
⑥ 实验结论即杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
数学表达式：F1×L1= F2×L2
5. 杠杆分类：
种类
特点
条件
优点缺点
应用
省力杠杆
F1＜F2
L1＞L2
省力但费距离(可以改变力的方向)
铁丝钳、扳手、开瓶器、剪铁皮的剪刀等
费力杠杆
F1＞F2
L1＜L2
省距离但费力(可以改变力的方向)
镊子、钓鱼竿、扫帚、裁缝用的剪刀等
等臂杠杆
F1=F2
L1=L2

天平
说明：杆秤可以是等臂杠杆也可以是不等臂杠杆。
6. 利用杠杆平衡条件解决问题时的方法：
（1） 确定支点，作出杠杆示意图
（2） 根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解

二． 滑轮
1. 滑轮：一个周边有凹槽并可以绕轴转动的轮子，通常分为定滑轮和动滑轮两种。
说明：（1）所有实例都是以用滑轮提升重物为例
（2）阻力只计重物重，不计绳重、摩擦、滑轮重
（3）被提升物体处于匀速直线上升状态，即平衡状态
（4）F—绳子自由端所受拉力 s—绳子自由端移动的距离ｖ—绳子自由端移动的速度
G—物体自重 h—重物提升的高度　　　ｖ物—重物提升的速度
（5）同一根绳子上拉力处处相等
2. 定滑轮：使用过程中，轴固定的滑轮
（1） F=G
（2） s=h　　ｖ＝ｖ物
（3） 实质：等臂杠杆
（4） 特点：不省力但可以改变力的方向
3. 动滑轮：使用过程中，轴和重物一起移动的滑轮
（1） F=1/2G
（2） S=2h　　ｖ＝２ｖ物
（3） 实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆
（4） 特点：省力但不能改变力的方向
4. 滑轮组：将动滑轮和定滑轮组合在一起
（1） F=１/ｎG
（2） s=ｎh　　ｖ＝ｎｖ物
（3） 特点：既可以省力又可以改变力的方向
（4） 说明：ｎ是吊着动滑轮和重物绳子的段数
（5） 判断ｎ的方法：首先分清定滑轮动滑轮，再数吊着动滑轮和重物绳子的段数
（6） 组装滑轮组的方法：先确定绳子固定端（奇动偶定），穿绕绳子时从固定端出发，由里向外逐个绕过滑轮，每个滑轮上只能穿绕一次绳子，不能交叉重复，最后检查是否通顺
（7） 若计动滑轮重，不计绳重和摩擦
则：F=１/ｎ（G动＋Ｇ）；s=ｎh；ｖ＝ｎｖ物

（８）若滑轮组沿水平方向拉动重物，不计滑轮重，不计绳重和摩擦
则：F=１/ｎｆ;s=ｎｓ物;ｖ＝ｎｖ物
说明：ｆ表示重物在水平方向受到的阻力

５.轮轴
（１）由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械。例：汽车方向盘，自行车的飞轮和后轮
（２）实质：相当于一个杠杆
轮和轴的中心Ｏ是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径是杠杆动力臂L1，轴半径是杠杆阻力臂L2
（３）特点：省力但费距离
（１）斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难
（２）特点：：省力但费距离
待续

三． 功
１. 功的概念
（１） 定义：物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功。
（２） 做功的两个必要因素
① 作用在物体上的力；②物体沿力的方向通过的距离
说明：①判断一个力是否做功，必须同时满足两个必要因素，缺一不可。
② 在下列三种情况下，力对物体没有做功
甲：物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有力做功
乙：物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功
丙 ：物体受到力的作用，同时也移动了一段距离，但在力的方向没有通过距离，这个力也没有做功
２.功的计算
（１）计算公式：W=Fs
Ｗ：功；F：力；s：距离
（２）国际单位：焦耳，简称焦，符号Ｊ
（３）一些力做功的大小
将两个鸡蛋举高１米，做功约１Ｊ
体重为６００Ｎ的某学生从一楼走到二楼，做功约１８００Ｊ
将一瓶５００ｍｌ矿泉水从地上拿起，做功约１０Ｊ
２. 功的原理
使用任何机械都不省功（即动力所做的功等于机械克服阻力所做的功）
人们为什么还要使用机械呢？
这是因为我们使用机械时，有的是为了省力，有的是为了省距离，有的是为了改变力的方向

四． 功率
１． 物理意义：表示做功快慢的物理量
２． 定义：物体在单位时间内所做的功
３． 公式：Ｐ=Ｗ／ｔ;推导公式Ｐ=Ｗ／ｔ=Ｆｓ／ｔ=Ｆｖ
Ｐ:功率； Ｗ:功；　ｔ:时间　　ｖ:速度
４． 国际单位：瓦特，简称瓦，符号Ｗ
常用单位：ｋＷ,１ｋＷ＝１０００Ｗ
5. 一些常见的功率
（1）优秀运动员长时间运动的功率约70Ｗ
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