第十二章 简单机械

一、杠杆

1、定义：一根硬棒，在力的作用下绕着固定点转动，这根硬棒叫做杠杆。 判断一个物体是不是杠杆，需要满足三个条件，即硬物体(不一定是棒)、受力(动力和阻力)和转动(绕固定点)。

杠杆可以是直的，也可以是弯的，甚至是任意形状的，只要在力的作用下能绕固定点转动，且是硬物体，都可称

为杠杆。

2、杠杆的五要素：

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。

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、研究杠杆的平衡条件：

①杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。

②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。 ③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=F2L2 也可写成：F1 / F2=L2 / L1 4、应用：三种杠杆：

名称 结构特征 特 点 应用举例

省力杠杆

动力臂大于阻力臂 (L1>L2，F1< F2) 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 (L1 F2)

费力、省距离

缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、 理发剪刀、钓鱼杆、镊子、船桨

等臂杠杆

动力臂等于阻力臂

(L1=L2，F1=F2)

不省力、不费力 天平，定滑轮

1、滑轮是变形的杠杆。 2、定滑轮：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：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物。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)

3、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：1

2

FG物只忽略轮轴间的摩擦则，拉力1

+2FGG

动物

。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) 4、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1

FGn

物

。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力1

FGGn



动物。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GGnF

动物()

求出绳

力的作用线：通过力

的作用点沿力的方向

所画的直线

F2

O

F1

L1

L2

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。

第3节 机械效率

1、有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总 斜面：W有用=Gh

2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。

公式：W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组) 斜面：W额=fL

3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W总=W有用+W额=FS=

W

有用

4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。

公 式：=

WW有用

总

定滑轮：=

GhGhG

FSFhF

 动滑轮：=22GhGhGFSFhF 滑轮组：=GhGhG

FSFnhnF

 5、有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的

60%。

6、提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 7、机械效率的测量： (1)原理：=

WGh

WFS



有用总

(2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。 (3)器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

(4)步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 (5)结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 ②提升重物越重，做的有用功相对就多。 ③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 8、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率