初中物理 · 力 · 简单机械

撬棍、滑轮组,
到底什么?

用撬棍能轻松抬起石头,用滑轮组能省力吊重物——但不能省功:省力往往要多移动距离,功的总量不变(理想情况)。

向下滑动 · 约 8 分钟
第一步 · 杠杆

杠杆:绕支点转动

1 五要素

支点动力阻力动力臂阻力臂

平衡条件(初中):动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂,即 F₁L₁ = F₂L₂。

省力杠杆

动力臂 > 阻力臂,如撬棍、瓶 opener——省力费距离。

费力杠杆

动力臂 < 阻力臂,如镊子、筷子——费力省距离。

第二步 · 滑轮

定滑轮、动滑轮、滑轮组

2 三种情况

定滑轮:改变力的方向,不省力(理想情况下 F = G)。

动滑轮:理想情况下省一半力(F = G/2),费距离。

滑轮组:几段绳承担动滑轮和重物,理想情况下 F = G / n(n 为承担总重的绳段数)。

理想滑轮组:F = G / n,s = n h
n:承担动滑轮+重物的绳段数;h:重物上升高度;s:绳端移动距离。
第三步 · 动手看

互动演示:杠杆与滑轮

你可以试试:切换杠杆 / 滑轮模式。杠杆模式下拖支点看力臂变化;滑轮模式下对比1 段绳 vs 3 段绳的拉力与绳端距离。

拖支点:动力臂变长则更省力,但要压下去更远。

拉力 F25 N
重物 G100 N
绳端距离 / 力臂比
第四步 · 原理

简单机械不省功

3 功的原理

理想机械:动力做的功 = 有用功,即 W = W,F₁s₁ = F₂s₂。

省力必费距离;省距离必费力。真实机械有摩擦,W 略大于 W有用

课本映射:杠杆平衡条件 课本映射:定滑轮与动滑轮 课本映射:滑轮组 课本映射:功的原理
总结