八年级下册物理第十二章 简单机械 章末总结

第十二章 简单机械 章末总结知识网络一. 杠杆1.定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：杠杆可直可曲，形状任意。有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2. 五要素组成杠杆示意图支点：杠杆绕着转动的点。用字母O表示。动力：使杠杆转动的力。用字母F1表示。阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。说明:动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。3. 杠杆示意图的画法：（1）根据题意先确定支点O：（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长：（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。如图所示，以翘棒为例。第一步：先确定支点，即杠杆绕着哪一点转动，用字母“O”表示。第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下。第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”，“l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂。4.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解题指导：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：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。5.杠杆的应用三种杠杆应用：1)、省力杠杆：L1L2，平衡时F1F2。特点是省力，但费距离。（如剪铁剪刀，铡刀，起子）；2)、费力杠杆：L1F2。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杠，理发剪刀等）；3)、等臂杠杆：L1=L2，平衡时F1=F2。特点是既不省力，也不费力。（如：天平）二.滑轮1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。2.滑轮的分类：根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。3.定滑轮1)、定义：中间的轴固定不动的滑轮。2)、实质：定滑轮的实质是：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） 定滑轮 动滑轮4.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：动滑轮的实质是：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：F=1/2G；只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=（G物+G动）/2；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）5. 滑轮组的组装：（1）根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇动偶定”的规则，由内向外缠绕滑轮。6. 三种滑轮特点1）、定滑轮特点：不省力，但能改变动力的方向。（实质是个等臂杠杆）。2）、动滑轮特点：省一半力，但不能改变动力方向，要费距离。（实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆）3）、滑轮组：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。三.轮轴和斜面1.轮轴1)、定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。2)、实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如图12-2-11所示。3)、特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上，则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，Rr，F1F2，即使用轮轴可以省力，也可以改变力的方向，但却费了距离。2.斜面定义：斜面是一种可以省力的简单机械，但必须多移动距离，如图12-2-12所示.原理：Fl=GhF沿斜面拉力，G物体重力，l斜面长，h斜面高. 从公式中可知：斜面越长越省力.四.机械效率有用功：为了达到某一目的，必须要做的功叫做有用功，用W有用表示。额外功：指对人们无用但又不得不额外做的功，用W额表示。总功：有用功和额外功的总和叫做总功，用W总表示。W总=W有用+W额机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率，用表示. 机械效率=100%，即=100%.说明：三种功的计算方法及关系：W总=Fs，W有用=Gh(适用于利用机械沿竖直方向提升重物)，W有用=Fs物(适用于利用机械沿水平方向移动物体)，W额外=W总-W有用； 任何实际机械的机械效率1，且是一个没有单位的量. 机械效率是用来表示机械对总功的利用率的物理量.机械效率越大，说明机械的性能越好提高机械效率的办法：减小额外功是提高机械效率的有效方法，改进机械结构，使它更合理、轻巧；对机械进行保养，保持良好的润滑，减少摩擦.考纲要求1. 简单机械改变力的大小和方向.（探究）2. 机械效率.（了解）3. 机械使用的历史发展过程；机械的使用对社会发展的作用.（认识）真题演练1. 下列生活情景中，属于应用费力杠杆的是(B)A. 用钢丝钳剪钢丝 B. 用船桨划龙舟C. 用独轮车运砖头 D. 用指甲剪剪指甲2. 在道路条件不允许的情况下，军车通常采用如下方法原地掉头，先将千斤顶放在车底部合适的位置将军车顶起来，然后推动军车绕千斤顶转动即可实现原地掉头（如图12-J-1），下列有关分析正确的是(B)A千斤顶应放在车底部靠近车轮的位置B千斤顶应放在车所受重力的作用线上C只要在车前部推就最省力D只要在车上离千斤顶最远的地方推就最省力3.如图12-J-2所示，在处于水平平衡的杠杆上A点，挂上4个钩码（每个钩码的质量为50 g），若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力量最小为（g取10 N/kg）(D)A. 15 N B. 6 N C. 3 N D. 1.5 N4. 物理知识在生活中有广泛的应用，洗手池的下水管道常常做成如图12-J-5甲所示的弯管，图中虚线框内部分弯管是利用物理模型连通器的原理来设计的，园艺师傅使用如图12-J-5乙所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是通过减小阻力臂方式达到省力的目的5.某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证（1）如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变B因素，从而进行研究（2）下列A、B是同学提出的两个猜想：猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验验证猜想一的小组应按图1、3或2、4所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小相等 （填“相等”或“不相等”），则可初步判断猜想一是错误的；验证猜想二的小组应按图1、2或3、4所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是正确（填“正确”或“错误”）的（4）请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：尽量让滑轮组满负荷工作（提升可以提升的最大物重）、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等6小雨通过如图12-J-9甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图12-J-9乙所示其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力求：（1）物体在空中上升1 m，小雨做的功是多少？（2）每个动滑轮的重力是多少？解：（1）由图12-J-9乙可知，绳子自由端移动的距离为04 m时，拉力为100 N不变，此时物体没有露出水面，46 m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，68 m时拉力为200 N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到