【知识点详解】
1. 杠杆分类:杠杆分为三类:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。其中,钢丝钳、铡刀、起钉锤、剪铁皮剪子、起子和天平是省力杠杆,它们的动力臂比阻力臂长,能用较小的力产生较大的效果。镊子、理发剪子和指甲刀是费力杠杆,它们的动力臂比阻力臂短,虽然使用不便,但可以提供更大的活动范围或精确操作。定滑轮是等臂杠杆,其动力臂和阻力臂相等,主要作用是改变力的方向。
2. 杠杆平衡条件:杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂(F1L1 = F2L2)。若动力臂与阻力臂之比为4:1,那么动力与阻力之比为1:4。当阻力为60N时,动力应为15N,杠杆才能保持平衡。
3. 做功的两个必要因素:做功需要两个要素,一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上发生的位移。
4. 动滑轮做功:动滑轮可以省力但不改变力的方向。若动滑轮自重10N,拉力30N,提升物体5米,物体重量可以通过拉力和动滑轮自重的和除以2来计算,即物重(30N+10N)/2=20N。拉力做功为30N * 5m * 2(因为动滑轮省力一半,所以位移是实际提升高度的两倍) = 300J。
5. 推力和重力做功:在水平面上推物体,推力所做的功等于推力乘以物体在推力方向上的位移,所以推力做功40N * 25m = 1000J。由于物体在重力方向上没有位移,因此重力做功为0J。
6. 空做功与实做功:若50N的力搬石头未动,那么人对石头做的功是0J。将200N的箱子搬上18m长楼梯至10m高处,人对箱子做的功是200N * 10m = 2000J。水平移动不做功,因为力的方向与位移方向垂直,所以人对箱子做的功是0J。
7. 小明提箱子做功:小明提箱子上楼时,他对箱子做的功等于箱子重力与上升高度的乘积,即100N * (4 * 4m) = 1600J。水平走5米不做功。
选择题知识点:
1. 杠杆可以省力或省距离,但不能同时省力又省距离。
2. 任何位置都可以,只要力的作用线通过支点,杠杆仍能保持平衡。
3. 不考虑额外功,三种方式做功相同,因为都是将物体提升相同的高度。
4. 马拉车,车未动,力存在但无位移,故不做功。
5. 三个斜面的倾角不同,但高度相同,拉力与高度乘积相同,所以做功一样多。
6. 提升部分做功,水平移动不做功,钢绳做功为3000J。
8. 杠杆平衡时两边力矩相等,减小相同重量后,两边力矩依然相等,杠杆保持平衡。
9. 两次拉力相同,距离相同,因此做功一样多。
10. 不计摩擦和滑轮重,三种情况做功相同,都是100N * 20m = 2000J。
11. B选项正确,因为重力做功只取决于重力和位移,与时间无关。
以上是对题目中涉及的物理知识点的详细解释,涵盖了杠杆原理、做功的概念和计算、以及平衡条件等多个方面。