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? 拉木板:如图,将弹簧测力计的挂环固定在墙上,让木块挂在弹簧测力计的拉环上,拉动木板。 ?
? 这样做的好处:① 示数稳定;② 无需匀速拉动木板,便于操作(原因:木块静止,木块一定受平衡力) 12. 增大摩擦的方法 ? 增大压力
? 增大接触面的粗糙程度:花纹 ? 同时使用上面两种方法 13. 减小摩擦的方法 ? 减小压力
? 减小接触面的粗糙程度
? 使接触面互相分离:加润滑油、气垫船、磁悬浮等 ? 用滚动代替滑动:滚动轴承、加小轮
第四节 杠杆
1. ? ? 2. ? ? ? ? ? 3. 4. ? ? ? ? ? ? 5. 6. 7.
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。
一个物体可以成为杠杆,必须满足两个条件:① 受到力的作用;② 能绕固定点转动。 杠杆的形状是任意的。 杠杆的五要素:
支点:杠杆绕着转动的点。一般用O表示。 动力:使杠杆转动的力。一般用F1表示。 阻力:阻碍杠杆转动的力。一般用F2表示。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离。一般用l1表示。 阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离。一般用l2表示。
杠杆示意图的画法:① 确定支点;② 确定动力和阻力,画力的作用线;③ 画力臂;④ 标出各个物理量。 画图技巧
力的作用线是沿力的方向所画的直线。在画力臂时,如果力的作用线太短,可用虚线将力的作用线延长。 力臂不是支点到力的作用点的距离。
力臂用实线表示,力的作用线用虚线表示。力臂部分要用大括号标出来。
检验所画力的方向是否正确的最简单方法是,看动力和阻力使杠杆转动的效果是否相反。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们一定使杠杆转动的方向相反:当动力、阻力在支点两侧时,它们的方向大致相同;当动力、阻力在支点一侧时,它们的方向大致相反。
确定杠杆支点的方法是根据平时的体验,判断杠杆绕着哪点转动,则这一点就是支点。如:鱼竿、铁锹的支点都在后手的位置上。 探究:杠杆的平衡条件
杠杆的平衡:当杠杆在动力和阻力作用下静止或绕支点匀速转动时,我们就说杠杆平衡了。 【实验设计】如图,调节杠杆两端的螺母(和天平的调节方法相同),使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,达到平衡状态。给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆保持水平并静止。记下动力、阻力,测量动力臂和阻力臂。改变力和力臂的数值,再做两次实验。
根据表格中的数据进行分析,例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算,找出它们之间的关系。 【实验表格】 实验次数 1 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 页脚内容8. 9.
阻力臂l2/m 28
新课标第一网 2 3 【实验结论】杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
【注意事项】① 使杠杆在水平位置静止的目的:便于在杠杆上直接测出力臂的大小。
② 多次实验的原因:只做一次实验,获得的结论具有偶然性,不能反映普遍规律,所以要多次实验。 ③ 不同物理量之间不能进行加、减运算。 10. 杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2 或者 ? ?
F1l2? F2l1应用:计算力或力臂的大小、判断杠杆是否平衡、确定杠杆的种类、画出最小力臂。
根据杠杆平衡条件判断杠杆平衡的方法:① 计算动力与动力臂的乘积、计算阻力与阻力臂的乘积;② 比较两个乘积的大小,若相等则杠杆平衡;若不相等,则杠杆不平衡,杠杆将向乘积较大的一方偏转。 ? 利用杠杆平衡条件判断力的大小变化的方法是:① 找出杠杆的支点和作用在杠杆上的力及力臂;② 依据题
意,确定力和力臂中哪些量的大小不变,哪些量大小变化;③ 应用F1l1=F2l2判断出力或力臂的变化。 ? 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。 ? ① 如果动力作用点已经给出,那么支点到动力作用点的连线是最长力臂。
? ② 如果动力作用点没有确定,则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点,以支点与动力作用线的连线所
作力臂是最长的力臂。
? 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:分析杠杆转动时施加的动力如何变化、沿什么方向施力最小等。 11. 杠杆的应用 杠杆种类 力臂关系 平衡时动力、阻力关系 动力<阻力 动力>阻力 动力=阻力 特点 省力,但费距离 费力,但省距离 应用 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 缝纫机踏板、起重臂、铁锹 人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 省力杠杆 动力臂>阻力臂 费力杠杆 动力臂<阻力臂 等臂杠杆 动力臂=阻力臂 既不省力,也不费力; 天平、定滑轮 既不省距离也不费距离 我们应该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,需要缩短距离时,应选择费力杠杆。
第五节 其他简单机械
1. 定滑轮和动滑轮: 定义 定滑轮 轴固定不动的滑轮 动滑轮 轴可以随物体一起运动的滑轮 图象 特点 是否省力 是否改变力的方向 实质 绳子自由端移动距离s与物体提升高度h的关系 否 是 一个等臂杠杆 s=h 是(省一半力) 否 一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆 s=2h 页脚内容28
新课标第一网 理想滑轮(不计轮轴间摩擦)拉力F与物体重力G的关系 拉力方向对拉力的影响 F=G 没有影响 F?1 G2如果不竖直拉,实际拉力会比计算结果大 2. 滑轮组
? 特点:滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合,特点是既省力,又能改变力的方向,但是费距离。 ? 省力情况:n为承担物重的绳子段数。 ? ? ? ? ? ? ? ? 3. ? ? ?
① 若不考虑滑轮重及摩擦,拉力F?G nG物?G动 n绳子自由端移动距离s与物体提升高度h的关系:s=nh
n的判断方法:与动滑轮连接的绳子段数是多少,n就是多少。 绕线方法:
① 已知滑轮和承担物重的绳子段数n,画绕线:若n是奇数,则绳子的固定端拴在动滑轮上;若n是偶数,则绳子的固定端拴在定滑轮上(“奇动偶定”)。连线时由内向外依次缠绕滑轮。 ② 已知滑轮和拉力方向,画绕线:若拉力方向向上(指向用来固定滑轮的墙面),则绳子的末端与动滑轮相连;若拉力的方向向下,则绳子的固定端拴在定滑轮上。连线时由外向内缠绕,最后找出绳子起点的固定位置。 ③ 已知滑轮组,画最小拉力:使绳子承担物重的段数为最大即可。若滑轮组中动滑轮和定滑轮数目不等,那么答案很明显;若滑轮组中动滑轮和定滑轮的数目相等,那么n是奇数。 轮轴
定义:由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮,半径较小的轮叫轴。 实质:轮轴实质是一个可以连续转动的杠杆。
特点:动力作用在轮上时,使用轮轴省力,但是费距离;动力作用在轴上时,使用轮轴费力,但是省距离。
② 若不考虑摩擦,而考虑动滑轮重,则拉力F?? ? 4. ? ? ? ? ? ?
应用:汽车的方向盘、扳手、螺丝刀、自行车把、圆形的门把手、旋转的水龙头等。 斜面
斜面是一种省力,但却费距离的简单机械。 特点:省力、费距离
原理:Fl=Gh(F——沿斜面方向的推力;l——斜面长;G——物重;h——斜面高度) 如果斜面与物体间的摩擦为f ,则:Fl=fl+Gh 当斜面高度相同时,斜面越长越省力。
应用:盘山公路、旋转式楼梯、螺丝钉、螺旋千斤顶等 第十四章 压强和浮力
第一节 压强
1. ? ? ? ? 2. 3.
压力:垂直压在物体表面上的力叫压力。
压力的方向:垂直于被压表面,且指向被压物体。 压力的作用点:被压物体的表面 压力并不都是由重力引起的。通常情况下,把物体放在水平面上,如果物体不受其他力,则压力=物体重力。 固体可以大小、方向不变地传递压力。 探究:压力的作用效果跟什么因素有关 【实验方法】控制变量法、对比法
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新课标第一网 4. 【实验设计】如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;如图乙,在桌面上放一个砝码;再把小桌翻过来。注
意三次实验时泡沫塑料被压下的深浅。
5. 6. 7. 8. 9. ? ?
【实验分析】图甲、乙说明受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。 图乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。 【实验结论】压力的作用效果与压力和受力面积有关。 压强
定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。
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物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量。成人站立时对地面的压强约为:1.5×10Pa。它表示:人站
4
立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:1.5×10N。 ? 我们可以根据物体发生形变的程度来判断压强的大小。 ? 公式:p?F S? p——压强——帕斯卡(Pa);F——压力——牛顿(N);S——受力面积——平方米(m2) ? 受力面积是两物体相互接触的面积。
? 放在水平面上的直柱体(圆柱体、长方体、正方体等)对水平面的压强p也有p=ρgh。但是值得注意的是,
这不是求压强的公式,这仅仅是一个巧合。 ? 一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强:我们一般把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水
平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(用压强的定义式求)。 10. 增大或减小压强的方法
? 增大压强的方法:压力一定时,减小受力面积,或在受力面积一定时,增大压力。
? 例如缝一针做得很细、菜刀刀口很薄等就是利用压力一定,减小受力面积的方法增大压强。 ? 减小压强的方法:压力一定时,增大受力面积,或在受力面积一定时,减小压力。
? 例如铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等就是利用压力一定,增大受力面积的方法减小压强。
第二节 液体的压强
1. 2. 3. ? ? ? ? 4. ? ? ? ?
液体内部产生压强的原因:液体受到重力作用,并且具有流动性。 液体内部压强的测量工具:压强计 液体压强的特点:
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。 液体的压强随深度的增加而增大。
在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
液体的压强还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。 液体压强的大小
推导液体压强的公式使用了建立理想模型法。 液体的压强公式:p=ρgh
3
p——压强——帕斯卡(Pa);ρ——液体密度——千克每立方米(kg/m);h——液体深度——米(m) 液体的深度指从被研究点到自由液面的垂直距离。左下三幅图中h都是液体的深度,a都是自由液面。
?
? 从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 ? 对于形状不规则的容器,液体对容器底部的压力不等于液体的重力。此时液体压强只能用液体压强公式计算。
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新课标第一网 ? ? 5. ? ? ?
并且要先求压强,后求压力。
形状不规则容器中的液体对容器底部产生压力的大小,等于以容器的底面积为底,液体深度为高的柱体体积的液体受到的重力大小。
如果容器的形状是规则的(长方体、圆柱形),并且放在水平面上,那么液体对容器底部的压力等于液体受到的重力。这时可以先求出压力,然后算出压强。 连通器
定义:上端开口,下部相连通的容器叫做连通器。
连通器原理:如果容器内只有一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
应用:茶壶的壶嘴与壶身、锅炉的炉身与外面的水位计都构成了连通器;船闸、洗手间的下水管弯管、乳牛自动喂水器、船闸等
第三节 大气压强
1. 2. 3. 4. 5.
大气压的概念: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,一般有p0表示。 大气压产生原因:空气受重力作用,并且具有流动性。 能够证明大气压存在的实验:马德堡半球实验 大气压的实验测定:托里拆利实验
【实验过程】在长约1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中。放开堵管口的手指后,管内水银面下降一定高度时就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
6. 【实验分析】在管内与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动,故液片受到上下的压强平衡。即:向
上的大气压等于水银柱产生的压强。
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7. 【实验结论】大气压p0=760mmHg=1.013×10Pa 8. 【注意事项】
9. ① 实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。 10. ② 本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度至少为10.3m。
11. ③ 将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
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12. 1标准大气压p0=760mmHg=1.013×10Pa。 13. 大气压的测量工具:气压计
? 气压计的分类:水银气压计和无液气压计(金属盒气压计) ? 若水银气压计挂斜,则测量结果变大。
? 在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计。 14. 大气压的应用:活塞式抽水机、离心式抽水机、呼吸、带吸盘的挂衣钩、吸管等 15. 大气压的变化
? 大气压的变化跟高度有关,不同的海拔高度,大气的疏密程度不同,大气压的数值也不同。在海拔3000m
以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
? 大气压的变化还与天气变化、季节和气候有关。晴天的大气压比阴雨天要大,冬天的大气压要比夏天要大。 16. 沸点与压强: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、除糖汁中水分) 17. 体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大,气体体积越大压强越小。(应用:
呼吸、打气筒原理、风箱原理)
第四节 流体压强与流速的关系
1. 流体:液体和气体都没有一定的形状,且很容易流动,因此它们统称为流体。 2. 流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
3. 判断流速的快慢应从以下方面来分析:自然流动的空气、流动的水,一般是在较宽阔的地方流速慢,较狭窄
的地方流速快。运动的物体引起的空气或液体的流动在运动物体周围流速快,其余地方流速慢。
4. 飞机的升力:如图,飞机前进时,在相同的时间内,机翼上方气体流速比下方气体流速大,压强比下方小,
因此机翼机翼的上下表面存在着压强差,从而产生了向上的升力。
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