第十三章力和机械1

第十三章力和机械第一节弹力弹簧测力计一、弹力1．弹性：物体受力发生形变，失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。2．塑性：在受力时发生形变，失去力时不能恢复原来形状的性质叫塑性。3．弹力：物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力，弹力的大小与弹性形变的大小有关。二、力的测量测量力的基本工具：弹簧测力计。（1）构造：弹簧、刻度板、挂钩、拉环和指针组成。（2）弹簧测力计的制作原理：在一定范围内，拉力越大，弹簧伸长的越长。（3）弹簧测力计的使用注意事项：a．要明确弹簧测力计的测量范围和分度值；b．实际所测力的大小不能超出它的测量范围；c．弹簧测力计在使用前必须“校零”；d．实际所测力的方向和弹簧的伸长方向要在同一条直线上。附习题：1．下列所提到的力不是弹力的是（）A．吊绳对水桶的拉力B．桌面对茶杯的支持力C．坐在椅子上的人对椅子的压力D．投出的石块下落过程中，使石块下落的力2．一根弹簧，用5牛的力拉它，总长度为12cm，如用10牛的力拉它，总长度为14cm,（在一定范围内）则弹簧的原长为多少？第二节重力1．重力的概念：物体由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物体是：地球。2．重力大小的计算公式G=mg其中g=9．8N/kg它表示质量为1kg的物体所受的重力为9．8N。3．重力和质量的关系：重力和质量成正比。4．重力的方向：总是竖直向下。其应用是重垂线、水平仪分别检查墙是否竖直和面是否水平。5．重力的作用点──重心：重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀外形规则物体的重心，在它的几何中心上。如均匀细棒的重心在它的中点，球的重心在球心。方形薄木板的重心在两条对角线的交点。☆假如失去重力将会出现的现象：（只要求写出两种生活中可能发生的）①抛出去的物体不会下落；②水不会由高处向低处流；③看不到瀑布。6．g值随纬度的增大而增大附习题：1．投出去的铅球在重力作用下沿曲线运动，说明力可以使物体的_____发生改变；铅球落地时将地面砸出了一个小坑，说明力可以使物体的_____发生改变。如果飞行中的铅球受到的所有的力突然消失，那么铅球将做_______运动。2．月球对其表面的物体的吸引力只有地球对物体引力的六分之一，设想我们乘宇宙飞船到达月球后，下列说法正确的是（）A．地球上质量为6kg的物体，在月球上只有1kgB．在地球上重为600N的人，在月球上重为100NC．一个金属球在月球上的密度仅为它在地球上的六分之一3．画出质量为10kg的小球在下落过程中所受重力的示意图4．质量为0.5kg的小球被抛出后，不计空气的阻力，则小球仍受到的作用，它的大小为N，方向。第三节摩擦力1．摩擦力的定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍物体相对运动的力就叫摩擦力。2．摩擦分类：滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦三种。3．三种摩擦的定义（1）滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时所产生的摩擦。（2）滚动摩擦∶一个物体在另一个物体表面上滚动时所产生的摩擦。（3）静摩擦：相对静止的两个物体间，有相对运动趋势时产生的摩擦。4．摩擦力的方向：摩擦力的方向与物体相对运动的方向不都是相反的，有时起阻力作用，有时起动力作用。5．静摩擦力大小应通过受力分析，结合二力平衡求得。在物体未运动起来前，且随着推力的增大而增大，它们始终是一对平衡力。6．在相同条件（压力、接触面粗糙程度相同）下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。7．滑动摩擦力：⑴测量原理：二力平衡条件。⑵测量方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。⑶结论：接触面粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度大小等无关。8．应用：⑴理论上增大摩擦力的方法有：增大压力、接触面变粗糙、变滚动为滑动。⑵理论上减小摩擦的方法有：减小压力、使接触面变光滑、变滑动为滚动（滚动轴承）、使接触面彼此分开（加润滑油、气垫、磁悬浮）。附习题：1、物体从光滑的斜面滑下的过程中（不计空气阻力），受到的力有（）A．重力和支持力B．重力、支持力和下滑力C．重力、下滑力和摩擦力D．重力和下滑力2、关于汽车的下列说法正确的是（）A．汽车轮胎与地面间的摩擦总是有害的B．紧急刹车时，摩擦力的主要作用是改变轮胎的形状C．汽车沿直线匀速上坡时，受到平衡力的作用D．废旧轮胎没有回收价值，可以直接烧掉3、竖直悬挂的磁性黑板上吸附着一磁性黑板擦，黑板擦静止不动。在竖直方向上黑板擦保持平衡的原因是受到摩擦力和力的作用。用手握着一个杯子悬在空中不动，当手握杯子的力增大时，杯子受到手的摩擦力将_。4、举出在自行车构造和使用上增大摩擦的有哪些？5、说出假如没有摩擦会出现的几种场景。第四节杠杆1.定义：一根在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：①杠杆可直可曲，形状任意。②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2.杠杆的五要素──组成杠杆示意图。①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O表示。②动力：使杠杆转动的力。用字母F1表示。③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。3.画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。⑴找支点O；⑵画力的作用线（虚线）；⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷标力臂（大括号）。4.研究杠杆的平衡条件：杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1L1=F2L25.解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。）6.解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到：①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。7.杠杆的应用：名称结构特征特点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。附习题：1.下图中，属于费力杠杆的是（）A．开啤酒瓶盖的开瓶器B．剥核桃壳的核桃钳C．钩鱼者手中的鱼杆D．撬钉子的钉锤2.如图所示，杠杆处于平衡，若将A、B两端各加相同质量的物体，则（）A．杠杆继续平衡B．杠杆不再平衡，A端下降。C．杠杆不再平衡，B端下降。D．无法确定3．如图所示杠杆，O为支点。A端挂一质量为5Kg的物体，OA=20cm，OB=12cm，BC=16cm，AO与OB垂直，OB与BC垂直。则在C点需要最小的力为多在才能使之平衡？并画出此力的示意图，作出该杠杆的两个力臂。第五节其它简单机械1．定滑轮：①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆。③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。○5绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG）2．动滑轮：①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=（G物+G动）绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）3．滑轮组①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物+G动）。绳子自由端移动距离SF（或vF）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）。④组装滑轮组方法：首先根据公式n=（G物+G动）/F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。附习题：1．使用定滑轮时，沿竖直方向向下拉；跟沿斜的方向向下拉，所用拉力的大小，这是因为它的力臂。2．用一个定滑轮和一个动滑轮来提升260牛的重物，每个滑轮重10牛，不计摩擦时，匀速提升此重物时最多可省牛的力。3．一个体重为600N的人站在地上,利用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,把900N的货物匀速提起来,此时人拉绳的拉力为__________N，人对地的压力为__________N(滑轮重及摩擦不计)．