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实验:研究杠杆的平衡条件
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=F2l2 也可写成:F1 / F2=l2 / l1
杠杆的平衡:杠杆处于静止状态(杠杆静止或匀速转动) 注: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。)
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。 杠杆的分类:
①F1 = F2 L1 =L2 (等臂杠杆)等臂杠杆既不省距离也不费距离。例:天平、定滑轮 ②F1 < F2 L1 > L2 (省力杠杆)省力杠杆虽然省力,但费距离,即动力作用点移动的距离比阻力作用点大。例:羊角锤、道钉撬、老虎钳、开瓶扳手、板车、抽水机手柄、手术剪刀、铁皮剪刀、修枝剪刀、指甲剪、汽车脚刹
③F1 > F2 L1 < L2 (费力杠杆)费力杠杆虽然费力,但省距离,即动力作用点移动的距离比阻力作用点小。例:火钳、钓鱼杆、筷子、镊子、船桨、裁衣剪刀、理发剪刀、铁锹、笤帚、起重机吊臂、肱二头肌、缝纫机蹋板 注意:省力和省距离不能兼顾 其他简单机械 滑轮
1、定滑轮:使用时轴的位置固定不动
定滑轮的实质:等臂杠杆 特点:既不省力,也不省距离,改变力的方向 2、动滑轮:使用时轴的位置随被拉物体一起移动 动滑轮的实质:省力杠杆 特点:省力,但费距离 3、滑轮组:定滑轮和动滑轮的组合装置
发现:滑轮组用几段绳子(数动滑轮身上的的绳子数,而不是定滑轮)就能省重物几分之一的力
注:画滑轮时,动滑轮上的绳子数遵循“奇动偶定”的原则 偶数 起绕 定滑轮 奇数 起绕 动滑轮
第十四章 压强和浮力 重力和压力的比较 区别 重力G 压力F 定义 由于地球吸引而是物体受到垂直压在物体表面的力
的力
产生 由于地球的吸引 由于物体间的挤压 大小 与物体的质量成正比 与物体的挤压程度有关 方向 竖直向下 垂直并指向被压物体
作用点 物体的重心 被压物体表面 说明:当物体处于水平位置(如放于地面)压力等于重力 重力示意图: 压力示意图: 注意重力和压力的作用点的位置 有时压力与重力有关,它可以是重力产生的,还可以不是重力产生的,下面所示各面上放置的物体,质量相同,它们受到的重力大小和方向都相同,但各面上受到的压力的大小和方向却不相同,图2中地面所受压力等于物体的重力,图3中斜面所受压力小于物体的重力,图4中墙面所受压力和物体的重力毫无关系。 NG图2NG图3N图4G从这些例子中可知,支持面上受到的压力其大小等于物体的重力只是一种特殊情况,若仅以这一特殊情况就认为压力总等于重力,显然是错误的,最好的办法是具体情况,具体分析。 压力 影响压力的效果的因素:①压力②受力面积 ①受力面积一定,压力越小,作用效果越明显 ②压力一定,受力面积越小,作用效果越不明显 概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。 实验:影响压力的效果的因素 通过观察细沙(海绵)的凹陷程度,说明压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关 压强 压强是用来表示压力作用效果的物理量:单位面积受到的压力 压强( P) 帕斯卡(Pa) FG 压力(F) 牛顿(N) p?? SS 受力面积(S) 平方米(m2 ) 公式p=
F的适用范围 S是压强的定义式,具有普遍适用性,即既适用于固体也适用于液体。
方法 应用举例
增大压强 (1)压力一定时,减小受力面积切菜刀刃磨得越薄,切东西越利;缝衣针做
(2)受力面积一定时,增大压力得细又长:锤子用力砸钉子,钉子不很尖 (3)增大压力,同时减小受力面积
减小压强 (1)压力一定时,增大受益面积书包带做得宽;载重车装有许多车轮;用空
(2)受力面积一定时,减小压力心的砖块盖房子 (3)较小压力,同时增大受力面积
液体压强
液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性 液体压强的特点
①液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体内各个方向压强相等
②液体的压强随深度的增加而增大(深度:指由上(水面)向下竖直的距离) ③在同一深度,液体密度越大,压强越大
由上得出,液体压强只和液体深度、液体密度有关
深度:指由上(水面)向下竖直的距离 p 不管容器是什么形状,只要是同种液体,且在同一高度,压强相等 h
推导过程:
液柱体积V=Sh ;质量m=ρV=ρSh 液片受到的压力:F=G=mg=ρShg . 液片受到的压强:p= F/S=ρgh
p??液gh P=?gh是液体的压强公式,由公式可知,液体内部的压强只与液体的密度、液体 深度有关,而与所取的面积、液体的体积、液体的总重无关。 公式P=?gh的适用范围:
这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于?gh,例如:将一密度均匀,高为h的圆柱体放在水平桌面上,桌面受到的压强:
P=
FG?gV?gsh?????gh但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产SSSS生压强都可以用P=?gh来计算。但对液体来说无论液体的形状如何,都可以用P=?gh计算液体内某一深度的压强. 公式P=?gh和P=P=
F的区别和联系 SF是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体、还是气体都是适用的。 SF而P=?gh是通过公式P=结合液体的具体特点推导出来的,只适合于计算液体的压
S强。
连通器
上端开口,下部相连通的容器叫连通器。(简单来说是液体在一个相互连通得的容器内保持在一个水平面上,我们就说这是连通器原理.)
连通器里的水不流动时,各容器中的水面总保持相平,这由于水面不流动时,必须使连通器底部的液片左.右两侧受到的压强大小相等。
常考的连通器:水壶、坎儿井、洗手间下水管
为什么水坝的截面做成上小下大的梯形?
答:根据液体压强公式p=ρgh,水吧内侧越往坝底,深度越大,受到水的压强也越大,所以越往坝底坝做得越宽。 大气压
①马德保半球实验证明压强的存在
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②托里拆利实验首次测出了大气压强值:P0=1.0×10 Pa或760mmHg
③做托里拆利实验时,挡玻璃试管混入少量空气,测量大气压值比真实值小;水银气压计若挂歪了,其读数将会比实际气压值大 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。
④压强计分为(1)液体气压计(测量液体)(2)金属盒气压计(测量大气压)(3)登高计 ⑤大气压随着海拔高度增加而减小(海拔越高,气压越低,沸点越低)大气压受天气影响(热胀冷缩)离地面越高,大气压强越小.一切液体的沸点,随气压减小而降低,气压增大而升高.大气压随着高度增加而减小,所以水(食物)的沸点随高度增加而降低 ⑥大气压的应用:活塞式抽水机和离心水泵
如图所示为四个描述离心泵工作原理的示意图,其中正确的是 D
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