撬石头的杠杆、井上的滑轮、爬坡的斜面——省力的秘密都在简单机械里。
小提示:物理不靠背,靠动手。下面的互动都能自己拖、自己看。
能绕固定点(支点 O)转动的硬棒叫做杠杆。杠杆有五要素:支点、动力 F₁、阻力 F₂、动力臂 l₁、阻力臂 l₂(力臂 = 支点到力作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离)。
当 l₁ > l₂ 时是省力杠杆(费距离);l₁ < l₂ 是费力杠杆(省距离);l₁ = l₂ 是等臂杠杆(如天平,不省力也不费力)。
⚠️ 易错点:力臂是"支点到力作用线"的垂线段长度,画力臂要画垂线,不能随手从支点到作用点连线。
定滑轮实质是等臂杠杆:不省力(F = G),但能改变力的方向,绳子两端移动距离相等。
动滑轮实质是动力臂为阻力臂 2 倍的杠杆:能省一半力(F = G/2),但费一倍距离,且不改变力的方向。
把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组,既能省力又能改变方向,省力情况由承担物重的绳子段数决定。
使用机械时,对我们有用的功叫有用功 W有;动力实际做的功叫总功 W总。由于要克服摩擦、机械自重等做额外功,总有 W总 > W有。
因为存在额外功,机械效率总小于 100%。提高机械效率的办法:减小摩擦、减轻机械自重等。
⚠️ 易错点:机械效率是比值,没有单位;它只反映有用功占总功的比例,不是"功率",也不表示做功快慢。
1. 杠杆平衡的条件是 F₁l₁ = ___。
2. 从支点到力的作用线的距离叫___。
3. 动力臂大于阻力臂的杠杆是___力杠杆(填 省/费)。
4. 定滑轮实质是___杠杆(填 等臂/省力)。
5. 使用定滑轮不省力,但能改变力的___。
6. 理想情况下,动滑轮可以省___的力(填 一半/全部)。
7. 机械效率的公式是 η = W有/___×100%。
8. 机械效率总是___100%(填 小于/等于)。