一、理论和概念
1.杠杄:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆。
2.滑轮
(1)定滑轮:轴固定不动的滑轮。
(2)动滑轮:轴随物体一起运动的滑轮。
3.杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,
写成公式:F1L1=F2L2。
4.机械效率
(1)有用功:人们为了达到某种目的而必须要做的功,叫作有用功,记作W有。
(2)额外功:完成某项任务时,不需要但又不得不做的功,叫作额外功,记作W额。
(3)总功:有用功和额外功之和是总共做的功,叫作总功,记作W总。物理学中,将有用功跟总功的比值叫作机械效率。公式η=W有/W总
二、知识对比
1、三类杠杆
省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆。特点：省力，但费距离。
应用举例：撬棒、羊角锤、钢丝钳、铡刀、花枝剪刀等。
费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆。特点：费力、但省距离。
应用举例：筷子、理发剪刀、钓鱼竿、缝纫机踏板、起重臂等。
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆。特点：不省力，也不省距离。
应用举例：天平、定滑轮等。
三种杠杆的比较
杠杆
种类
省力
杠杆
费力
杠杆
等臂
杠杆
力臂
关系
L1>L2
L12
L1=L2
力的
关系
F12
F1>F2
F1=F2
特点
省力但费距离
费力但省距离
不省力
不省距离
应用
铡刀,羊角锤,撬棒,电工钳
起重机,钓鱼竿,缝纫机踏板,理发剪,船桨
天平,定滑轮,跷跷板
2、滑轮与滑轮组
定滑轮：轴固定不动的滑轮。实质是个等臂杠杆。特点：不省力,但可以改变力的方向。
动滑轮：轴随物体一起运动的滑轮。实质是个动力臂为阻力臂2倍的杠杆。特点：省一半力,但费一倍距离,且动滑轮不能改变力的方向。
滑轮组：由定滑轮和动滑轮组合而成。实质是变形杠杆的组合。特点：既可以省力,又可以改变力的方向;物重由几段绳子承担,所用拉力就是物重的几分之几。
三、演示实验
1.定滑轮的“幽默”
实验表明：定滑轮不省力,但可以改变力的方向
2.使用动滑轮是否省功?
实验表明:虽然使用动滑轮可以省力船桨是省力杠杆还是费力杠杆，但费一倍的距离,而且由于要克服绳重及摩擦以及滑轮的重力做功，所以使用动滑轮不省功。
四、探究实验
1.杠杆平衡条件
(1)调节平衡螺母船桨是省力杠杆还是费力杠杆，使杠杄水平平衡是为了排除杠杆自重对其平衡的影响，便于从杠杆上直接读出力臂的数值,多次测量是为了避免实验数据的偶然性,分析多组数据得出普遍结论。
(2)探究结论:动力×动力臂=阻力×阻力臂,写成公式:F1L1=F2L2,这个平衡条件是阿基米德发现的杠杆平衡原理。
2.研究定滑轮和动滑轮的特点
(1)用弹簧测力计测出钩码的重力,匀速拉动弹簧测力计,使钩码匀速上升相同的距离,比较弹簧测力计拉力的大小和方向,以及物体升高的高度和测力计移动的距离的关系。
(2)探究结论:使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向;使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,而且费距离。
3.测量滑轮组的机械效率
(1)使用的器材除钩码、铁架台滑轮、细线外,还需刻度尺、弹簧测力计。需要测量的物理量有钩码重G、钩码被提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s(对于确定的滑轮组可只测量钩码重G和钩码被提升的高度h),实验过程中必须匀速竖直拉动弹簧测力计使钩码升高,以保证测力计示数大小不变。
(2)探究结论:影响滑轮组机械效率的因素
①动滑轮重:动滑轮个数越多,则额外功就越多,机械效率越低;
②物重:提升的重物越重,做的有用功所占总功比例就越多,机械效率越高
③绳重与摩擦:绳子越重、机械摩擦越大,做的额外功就越多,机械效率越低
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