2022-2023学年苏科版九年级上册物理第十一章《简单机械和功》单元知识点

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第十一章《简单机械和功》知识点

第一节 杠杆

1、杠杆：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒。

2、杠杆五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂

3、理解杠杆五要素：

动力和阻力是相对的，一般来说，动力是使杠杆绕支点转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力。但有时不易区分哪个力是动力哪个力是阻力，可设某一个力（如使杠杆顺时针方向转动的力）为动力，则另一个力（如使杠杆逆时针方向转动的力​）为阻力。

（1）杠杆的支点一定要在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。

（2）动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对其他物体施加的力。杠杆是受力物体。

（3）动力作用点和阻力作用点一定在杠杆上。

（4）力臂是支点到力的作用线的距离，即由支点向力的作用线作垂线，交点与垂足间的距离，不能理解为支点到力的作用点的距离。

（5）力臂有时与杠杆重合，有时与杠杆不重合，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零。

（6）动力与阻力的作用效果是使杠杆转动的方向相反，但动力与阻力的方向不一定相反。

4、力臂的表示与画法

（1）力臂的表示方法：可以用两端带箭头的线段表示，再标出L1，或L2，如图甲所示；也可以用大括号勾出，在上面标出L1，或L2，如图乙所示。

（2）力臂的正确画法：一找“点”，二画“线”，三作“垂线段”，四标符号。

①在杠杆的示意图上确定支点O。

②画好动力作用线及阻力作用线，如果需要，可用虚线将力的作用线延长。

③从支点O向力的作用线引垂线，则从支点到垂足的距离就是力臂。

④在图中标出力和力臂的符号。如图下图所示。

5、杠杆的平衡：杠杆处于静止状态或匀速转动状态。

6、探究杠杆平衡条件：

【提出问题】杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？

【猜想与假设】既然杠杆处于平衡状态，则动力、动力臂、阻力、阻力臂之间可能存在某种关系。由此可做出如下猜想：

A、动力​/​阻力=动力臂 /阻力臂

B、动力x动力臂＝阻力x阻力臂

【设计实验与制订计划】

实际杠杆的外形大多是不规则的，但它们都可以简化为共同的模型，即一根在动力、阻力作用下可绕一固定点（支点）转动的硬棒，在一定条件下，这根硬棒能够保持平衡，为了研究简便起见，我们选择如图所示的实验装置：在杠杆支点的一侧挂钩码，用手通过弹簧测力计拉住杠杆，研究杠杆在什么条件下能够平衡。

【实验器材】杠杆和支架（如图所示）、钩码、刻度尺、细线、弹簧测力计。

【进行实验与收集证据】

①将杠杆支撑在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。调节方法：哪端高，把平衡螺母向哪端调节。

②如图所示，在杠杆左边某位置处挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在右边某位置处竖直拉住杠杆，直至杠杆在水平位置平衡，此时右边弹簧测力计对杠杆的拉力为动力F1，左边钩码对杠杆的拉力为阻力F2，用刻度尺测量出（或直接读出）动力臂Ɩ1，和阻力臂Ɩ2。把测得的F1 、Ɩ1、F2、Ɩ2填入下表中。

③保持钩码和弹簧测力计的位置不变改变钩码的数量，读出并记录杠杆水平平衡时的F1、Ɩ1、F2、Ɩ2。

④保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置，读出并记录杠杆水平平衡时的F1、Ɩ1、F2、Ɩ2。

⑤保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置，读出并记录杠杆水平平衡时的F1、Ɩ1、F2、Ɩ2。

【分析论证】对上表中记录的实验数据进行分析处理，同上面的猜想与假设对照，可以发现每次实验中动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积。

【得出结论】杠杆的平衡条件：动力x动力臂＝阻力x阻力臂

第三节 功

1、功的定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。

2、功的公式：W = FS

W—力F做的功（单位J）—-1J=1N、m

–作用在物体上的力

–物体在力的方向上移动的距离（单位：m）

3、做功的两个必要的条件：

（1）对物体要有力的作用

（2）物体要在力的方向上通过一定的距离

4、三种不做功的情况：

（1）有力无距离

（2）有距离无力

（2）力与距离垂直

5、斜面：使用斜面可以省力，斜面越平缓省力，但是同时也费距离。

6、所有的简单机械省力的必然费距离；费力的必然省距离

7、所有的简单机械都是省力不省功。

第四节 功率

知识点一、功率

1、功率

（1）物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。

（2）定义：物理学中，将功与做功所用时间的比，叫作功率。它的大小等于单位时间内所做的功。

（3）公式：

P—-功率—-单位：W（瓦特）

W—功——-单位：J（焦耳）

T—-时间—-单位：s（秒）

（4）功率的单位

在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号W。1W＝1J/s。在工程技术上还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位。

1KW = 10³W  ;  1MW = 10⁶W

知识点二、功率的计算

1、普遍适用公式：

（1）它表示做功的物体在一段时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率，无论受力物体运动状态如何，都普遍适用。

（2）运用计算时，一定要注意P、W、t三个量的对应关系，“W”一定是对应时间“t”内完成的，且各物理量的单位分别是瓦（W）、焦（J）、秒（S）

2、推导公式：

用当物体在力F的作用下，以速度v运动时计算消耗的功率。

3、变形公式

由公式变形可得：

知识点三、功率的测量

1、测量原理：根据公式可知，要想测出功率，需先测出力、物体在力的方向上通过的距离、做功所用的时间，然后根据公式进行计算。

2、方法步骤（以测量人爬楼的功率为例）：

（1）人爬楼时的力用于克服自身重力，而人的重力可以通过测量人的质量得到，即，故应先测出人的质量；

（2）测量出人爬楼的高度h，比较好的方法是测量出一级台阶的高度，再数出楼梯的级数，就可算出爬楼的高度；

（3）测量人爬楼所用的时间t；

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