专项三 力学
重难点13 简单机械和机械效率
【知识梳理】
1.杠杆：在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体均可以看成是杠杆。这里的“坚实”理论上是指“不发生形变”；杆杆不一定是一根硬棒。一个杆杆有且只有一个支点。
（1）杠杆的“五要素”。①动力（F1）：使杠杆转动的力；②阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力；③支点（O）：杠杆绕着转动的支撑点；④动力臂（L1）:从支点到动力作用线的距离；⑤阻力臂（L2）:从支点到阻力作用线的距离。力的作用线：通过力的作用点沿力的方向的直线。
（2）杠杆的平衡条件。动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1L1=F2L2）
（3）杆杆的分类。①省力杠杆：动力臂大于阻力臂或者动力小于阻力的杠杆；①等臂杠杆：动力臂等于阻力臂或者动力等于阻力的杠杆；②费力杠杆：动力臂小于阻力臂或者动力大于阻力的杠杆。
2.滑轮：周边右槽，并可以绕轴转动的轮子。
（1）定滑轮：使用时，滑轮的位置固定不变的滑轮。它可以改变用力的方向，但不能省力，也不能省距离。
（2）动滑轮：滑轮的位置跟被拉的物体一起运动的滑轮。它可以省一半的力，但不能改变用力的方向，费一倍的距离。
（3）滑轮组：定滑轮与动滑轮的组合。它既可以改变用力的方向，又可以省力。F=
(F-拉力；G物-用滑轮组拉起的物重；G轮-滑轮自重、绳重、滑轮与绳间的摩擦；n-绕过动滑轮的绳子的股数)
3.斜面：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。若不考虑摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力或推力就是物体所受重力的几分之一，即： F=
。
4.轮轴：由两个半径不等的圆柱体固定在同一轴线上组成，大的为轮，小的为轴。实质是一个可以连续转动的杠杆。F1R=F2r.功能：改变用力大小和改变物体的运动速度。
5.螺旋：特殊的斜面。作用：将旋转运动和沿轴向的运动进行相互转化。
6.机械效率：有用功跟总功的比值。公式：η=
×100%。
【解题思路】
1. 关于杠杆和滑轮组的作图
（1）关于杠杆“五要素”的作图：首先找出支点、动力、阻力，然后利用力的作用线与力重合，力臂的起点是支点，垂足在力的作用线上的特点作图。在已知力臂做力的习题中，要根据力的作用效果确定力的方向：动力是使物体转动，阻力是阻碍物体转动，二者的作用效果是相反的，所以若果做出来的力的方向使两个力的作用效果相同就是错误的，要相反；力的作用点也要做在杠杆上。
（2）滑轮组的作图：口诀“奇动偶定，变向加定”。意思是若果需要的绳子股数为奇数，如3、5，则绳子的固定端要接在动滑轮上；若果需要的绳子股数为偶数，如2、4，则绳子的固定端要接在定滑轮上；要改变用力的方向，每变一次，就要增加一个定滑轮。在处理绳子的自由端固定在某一边的问题时可以从需要的一端开始绕。注意：绕线必须竖直，每一个轮槽只能通过一股绳子。
