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: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(1)首先调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,力臂l1和l2恰好重合,这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂食物大小了,而图甲杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有乙方便。
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×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。
一、滑轮1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。
如下左图所示。
(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,根据杠杆的平衡条件:(3)特点:不省力,但可改变力的方向。
S=h所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力(图中F1方向向下)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。
(如上右图所示)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2121FF=,当重物竖直匀速向上时,F2=G,则GF211=。
(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)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。
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。
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,即物GnF1=(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:()滑物GGnF+=13、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。
如下图所示。
(n表示承担物重绳子的段数)4、绳子端的速度与物体上升的速度关系:物绳nVV=n=2 n=3总G F 21= 总G F 31= 总G F 31= 总G F 41= 总G F 41= 总G F 51= s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5hA B C D E F4、滑轮组的组装:(1).根据G nF 1=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。
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,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l 1=R ,阻力臂l 2=r ,根据杠杆的平衡条件:F 1l 1=F 2l 2,即F 1R=F 2r ,∵R >r ,∴F 1<F 2,即使用轮轴可以省力,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。
(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)。
1.压力:⑴ 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力。
⑵ 压力并不都是由重力引起的,压力不等地重力; 通常把物体放在水平面上时且物体竖直方向不受其他力时,压力等于物体的重力:F =G 。
⑶ 重为G 的物体在承面上静止不动。
指出下列各种情况下所受压力的大小。
G G F+G G –F F-G F2.研究影响压力作用效果因素的实验:⑴ A 、B 说明:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
⑵ B 、C 说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。
⑶ 概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时,采用了控制变量法和 对比法。
3.固体压强:⑴ 定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。
⑵ 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量⑶ 公式 p=F/S ;其中各量的单位分别是:压强p :帕斯卡(Pa ); 压力F :牛顿(N );受力面积S :米2(m 2)。
☆ 使用该公式计算压强时,关键是找出压力F (一般F=G=mg )和受力面积S (受力面积要注意两物体的接触部分)。
⑷ 压强单位Pa 的认识:一张报纸平放时对桌子的压强约0.5Pa ; 一本书对桌面的压强约50pa ; 成人站立时对地面的压强约为:1.5×104Pa ;它表示:人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:1.5×104N 。
⑸ 应用:①当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
②也可通过减小受力面积的方法来增大压强如:缝一针做得很细、菜刀刀口很薄 F F F F F4.液体的压强⑴液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性。
⑵测量工具:压强计;用途:测量液体内部的压强。
⑶液体压强的规律:①液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;②在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;③液体的压强随深度的增加而增大;④不同液体的压强与液体的密度有关。
5.大气压⑴概念:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压,用P0表示。
说明:“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强。
高压锅外称大气压。
⑵产生原因:因为空气受重力并且具有流动性。
⑶大气压的存在——实验证明:马德堡半球实验、覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、吸盘。
⑷大气压的实验测定:托里拆利实验。
⑴标准大气压:支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。
⑵一个标准大气压即:1.×105Pa(76厘米水银柱)6.大气压的特点:⑴特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。
一般来说:晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
⑵大气压变化规律研究:在海拔2000米以内,每上升10m,大气压大约降低100 Pa;⑶测量工具:测定大气压的仪器叫气压计。
有水银气压计和无液气压计⑷应用:活塞式抽水机和离心水泵。
⑸沸点与压强:内容:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
应用:高压锅。
⑹大气压应用:(☆列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例?)①用塑料吸管从瓶中吸饮料;②给钢笔吸水;③使用带吸盘的挂衣勾;④离心式抽水机。
7.浮力⑴定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的托力叫浮力。
⑵浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体8.阿基米德原理:(1) 内容:浸入液体里的物体受到的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力。
(2) 公式:F浮= G排 =ρ液V排g 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
(3) 适用条件:液体(或气体)9.物体的浮沉条件:①前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。