物理第四单元知识点整理

物理第四单元机械和功知识点整理，包括机械使用的特点、简单机械、机械能、机械功、机械效率等内容。

机械和功

• 机械使用特点
  • 用力方向
  • 用力大小
  • 距离
• 简单机械
  • 杠杆
    • 定义
      • 在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆
    • 五要素
      • 支点O：固定点
      • 动力F₁：促使杠杆转动的力
      • 阻力F₂：阻碍杠杆转动的力
      • 动力臂l₁：支点到动力作用线的距离
      • 阻力臂l₂：支点到阻力作用线的距离
    • 杠杆平衡状态
      • 静止
      • 匀速转动
    • 平衡原理
      • F₁×l₁＝F₂×l₂
        • M₁＝M₂
    • 分类
      • 等臂杠杆
        • 动力臂等于阻力臂
        • 既不省距离也不省力
        • 举例：托盘天平（正常的），跷跷板，
      • 省力杠杆
        • 动力臂大于阻力臂
        • 省力费距离
        • 举例：铡刀，钢丝钳，扳手，撬棍，指甲剪（上半部分），开瓶器，榨汁器，核桃夹，园丁剪刀
      • 费力杠杆
        • 阻力臂大于动力臂
        • 省距离费力
        • 举例：筷子，手臂，扇子，钓鱼竿，理发剪刀，镊子，食品夹，桨，指甲剪（下半部分），刹车踏板
    • 常考问题
      • 杆秤问题
      • 挑水问题
      • 变力臂问题
        • 切割杠杆
        • 杠杆一部分叠加到另一部分
        • 两个人同时向中间走
      • 变力问题
        • 烧蜡烛
      • 作图
        • 要加垂直符号
  • 滑轮
    • 定义
      • 周边有槽，能绕轴转动的小轮
    • 分类
      • 定滑轮
        • 定义
          • 使用时，轴固定不动的滑轮叫做定滑轮
        • 实质
          • 等臂杠杆
            • 动力臂等于阻力臂
        • 作用
          • 改变用力方向
        • 受力计算
          • 动力等于阻力
        • 举例
          • 起降机，家用电梯，旗杆顶的滑轮
        • 绳子自由端的移动距离等于固定端的移动距离
      • 动滑轮
        • 定义
          • 使用时，轴随吾提一起运动的滑轮叫做动滑轮
        • 受力计算
          • 省力
            • 轻质滑轮
              • F=1/2 G物
            • 滑轮有自重
              • F=1/2(G物+G滑轮）
          • 费力
            • 轻质滑轮
              • F=2 G物
            • 滑轮有自重
              • F=2 G物+G滑轮
        • 实质
          • 不等臂杠杆
            • 省力杠杆
              • 动力臂等于二倍阻力臂
              • 绳子自由端的移动距离等于二倍固定端移动距离
            • 费力杠杆
              • 动力臂等于一半阻力臂
              • 绳子自由端的移动距离等于一半固定端的移动距离
      • 滑轮组
        • 定义
          • 定滑轮和动滑轮的组合
        • 画图
          • 奇动偶定
            • 动力是阻力的奇数分之几时，绳子从动滑轮开始画动力是阻力的偶数分之几时，绳子从定滑轮开始画所花的绳子一定要直
      • 几段线受力时，动力就是阻力的几分之一
        • 这里的几段线指的是在动滑轮（组）上有几段线
      • 同一根绳上，拉力相同
  • 轮轴
    • 定义
      • 由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕轴心转动的简单机械叫做轮轴
    • 实质
      • 不等臂杠杆
        • 当动力作用在轮上，阻力臂作用在轴上时，是省力杠杆
        • 当动力作用在轴上，阻力臂作用在轮上时，时费力杠杆
    • 举例
      • 手摇钻，绞盘，手摇卷扬机
  • 斜面
    • 定义
      • 一个倾斜的坡面
    • 实质
      • 省力机械
        • 斜面长度l越长，所用的力F越小，越省力
    • 举例
      • 盘山公路，螺旋千斤顶，螺丝钉，斜面传送带，楼梯
  • 机械传动
    • 机械传动装置作用
      • 机械传动装置可以实现动力和能量之间的转换
    • 典型传动方式
      • 皮带传动
      • 链传动
      • 齿轮传动
• （机械）能
  • 概念
    • 定义
      • 如果一个物体能对其它物体做功，就说这个物体具有能，简称能
    • 单位：J
  • 能（量）
    • 动能
      • 定义
        • 物体由于运动而具有的能量叫做动能
      • 两要素
        • 质量
        • 速度
      • 公式
        • Ek=m·V^2÷2
    • 势能
      • 重力势能
        • 定义
          • 物体处于某一高度是所具有的能量叫做重力势能
        • 两要素
          • 质量
          • 高度
        • 公式
          • Ep=mgh
      • 弹性势能
        • 定义
          • 物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能
        • 要素
          • 弹性形变
        • 公式
          • Ep=1/2 k x^2
            • k为弹性系数x为形变量公式中的x要在物体的弹性限度内
• （机械）功
  • 概念
    • 物理意义
      • 表示力的空间累积效应
    • 定义
      • 物体受到力，且在力的方向上通过了一段距离，称力对物体做了机械功，简称做了功
    • 做功的两个因素
      • 力（物体受到的）（F）
      • 在力的作用线上通过的距离（S）
    • 功的计算
      • 单位
        • 焦（耳），（J）
        • 1 J=1 N· 1 m
        • 一焦耳的物理意义
          • 用1牛的力沿力的方向退一米的距离
      • 力和距离在同一方向上
        • W=F·S
      • 力和距离不在同一方向上
        • W=F·Scosθ
      • 力和距离垂直
        • 不做功
  • 功率
    • 概念
      • 物理意义
        • 表示物体做功快慢的物理量
      • 定义
        • 单位时间内所做的功
        • 公式：P=W÷t＝F·S÷t＝F·V
      • 单位
        • 瓦（特），W（大写）
        • 一瓦特的物理意义
          • 每一秒内做一焦耳的功
    • 汽车：功率恒定
  • 做功
    • 把一种能量转化为另一种能量的过程
    • 是改变物体能量的方式
• 机械效率
  • 概念
    • 在理想情况下，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，即使用任何机械都不能省功
    • 动力对机械做的功等于机械克服阻力做的功
      • FS=Gh
    • 总功
      • 定义
        • 动力对机械做的功
      • 有用功
        • 克服阻力所做的功
      • 额外功
        • 克服无用的阻力做的功
      • 总功=有用功+额外功
    • 定义
      • 有用功在总功所占有的比例叫做机械效率
  • 公式
    • η=W有用/W总×100%
      • 机械效率=有用功/总功
  • 提高机械效率
    • 减少做额外功
    • 措施
      • 减少机械自重
      • 简化机械结构
      • 减少摩擦