人教版八年级下册物理第十二章简单机械教学课件

第十二章简单机械

第1节杠杆

看古代战争片时,经常能看到一种攻城用的机械，即人力抛石机，亦称牵引抛石机，这种机械最早出现于公元前5世纪战国时期，北周和隋唐时期西传，先为早期的阿拉伯人使用,后传入欧洲。这种武器可把石弹、巨石或爆炸物投到敌方的城墙上、城内或兵阵内而造成破坏。你知道人力抛石机的原理吗？其中有什么物理奥秘呢?1.

认识杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂；能从常见的工具和简单机器中识别出杠杆；能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。2.通过探究，掌握杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。它们工作时有什么共同特征？当你使用这些工具时，你就在使用杠杆了。杠杆是最简单的机械之一。知识点1杠杆一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状。杠杆支点杠杆绕着转动的固定点，用O表示。动力促使杠杆转动的力，用F1表示。力臂从支点到力的作用线的距离，用l表示。阻力阻碍杠杆转动的力，用F2表示。动力与杠杆转动方向相同。阻力与杠杆转动方向相反。F1F2l1l2O力臂的画法试一试：画出图中杠杆各力的力臂。F1F2l1l2F1F2l1Ol2O杠杆示意图的作法l1F1l2F2Ｏ∟∟如图所示，一个绕O点转动的杠杆，已知阻力F2的方向，以及动力F1的力臂l1

，在图中作出阻力F2的力臂l2以及动力F1的示意图。F2●OF1l2l1●●∟∟知识点2杠杆的平衡条件当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或做缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。在杠杆的使用中，杠杆的平衡状态是一种非常重要的状态。杠杆在满足什么条件时会才平衡？设计实验：当杠杆平衡时，分别测出动力F1、阻力F2，动力臂l1、阻力臂l2。并多次改变力和力臂，获取多组数据，从而分析总结出杠杆的平衡条件。实验器材：带等分刻度的均质木尺、钩码、铁架台、弹簧测力计。实验操作：（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。目的：使杠杆的重力作用线通过杠杆支点，避免杠杆自身重力

对杠杆平衡的影响。目的：保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。（3）将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。调节方法：杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。（4）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。（5）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。目的：使实验结论具有普遍性。探究：杠杆的平衡条件杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m111535221021033102154220410……××=例题据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了根长度为12m的槽钢作为杠杆。吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得l1为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。Ol1＝6ml2＝4cmF1＝200NF2例题：由F1l1＝F2l2

得：解：F2=F1l1l2=200N×6m0.04m＝3×104Nm=F2g=10N/kg3×104N=3×103kg＝3t=Gg最大力臂——最小的力杠杆上离支点（O）最远的点(A)作为作用点，且力的方向与OA垂直，此时所施加的力最小。F最小l最大┴知识点3生活中的杠杆若l1＞l2，则F1

F2若l1＝l2，则F1

F2若l1＜l2，则F1

F2＞＝＜省力杠杆等臂杠杆费力杠杆

判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。若克服的阻力较大时，要用省力杠杆。省力杠杆若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。使用费力杠杆，可以省距离。能使工作快捷。费力杠杆例1（2019•河南）如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是（）AB

CD

支点动力阻力OF1F2B连接中考例2（2019•深圳）如右图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动，请在C点画出最小作用力的示意图。以B为支点最长力臂为BC最小的力与BC垂直F连接中考例3（2019•青岛）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2=10N，阻力臂l2=20cm，测力计示数F1=25N，则动力臂l1为（）A．15cmB．8cmC．50cmD．80cmB解析：根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得动力臂：连接中考例4（2019•北京）如图所示的用具中，在使用时属于费力杠杆的是（）A．筷子B．瓶盖起子C．撬棒D．核桃夹A徒手无法完成，要用省力杠杆连接中考1.

一位泰山挑山工用一根长1.8m的扁担挑起货物，如图为扁担示意图，若在扁担的A端挂200N的物体，B端挂300N的物体，挑起重物时使扁担水平平衡，则挑山工肩膀需顶在距A端_________m远的位置（不计扁担的重力）。1.08Ｏ基础巩固题2.各式各样的剪刀都是一对对杠杆。下列剪刀，最适合剪开较硬物体的是（）ABCDC基础巩固题3.小明小组利用如图所示的装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。下列能帮助他得出正确结论的操作是()A.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉B.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉C.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉D.增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性B4.如图所示的是吊车起吊货物的结构示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕O点缓慢转动，从而将货物提起。下列说法正确的是(

)A.吊臂是一省力杠杆，但要费距离B.吊臂是一个费力杠杆，但可以省功C.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆

支持力的力臂变小D.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆

支持力渐渐变小D小明利用杠杆做了以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等，请回答下列问题：（1）如图甲所示，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向_________调节。杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂_________个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将_________（选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。右4逆时针旋转能力提升题（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作而成的？________________。（3）小明正确使用自制天平称量

物体质量时：①假如支点O因某种原因向右偏移，则测量值_________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）；②假如砝码因生锈等原因质量增大，则测量值_________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。等臂杠杆大于小于作业内容教材作业完成课后“动手动脑学物理”练习自主安排配套练习册练习

第十二章简单机械

第2节滑轮

一只小老鼠在被一只猫追得走投无路的时候,看见前面有一个滑轮吊着重物,它急中生智,迅速沿着绳子的另一端爬了上去,而猫也想沿着绳子爬上去,但由于自身的重量太大,尝试了多次也未能成功,只能看着到嘴的美餐逃之夭夭,你知道其中的道理吗?1.

知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的构造及其特点；会分析滑轮和滑轮组的工作原理；了解其他简单机械的一些应用。2.知道定滑轮和动滑轮在实际生产中的应用；经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法。知识点1定滑轮和动滑轮这些都是滑轮，请你观察它们的结构吧。滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。轴小轮凹槽滑轮的结构定滑轮：轴不随轮动。实质：等臂杠杆。结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。定滑轮动滑轮：轴随轮动。实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。结论：使用动滑轮可以省力；但费距离，且不改变力的方向。动滑轮OGl1l2FOGl1l2F动力作用在轮上，省力但费距离动力作用在轴上，费力但省距离F=G+G动2F=2G+G动动滑轮的两种用法FG动GG动知识点2滑轮组想一想：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？或3段绳子承担2段绳子承担5段绳子承担4段绳子承担绳子的开始端挂在定滑轮上，物重由偶数段绳子承担。绳子的开始端挂在动滑轮上，物重由奇数段绳子承担。滑轮组的连接规律若不计滑轮与轴间的摩擦及绳重。GG+G动FFF

匀速提升物体时GFGFGG+G动FF2F=G+G动3F=G+G动滑轮组的受力分析3段绳子承担2段绳子承担5段绳子承担4段绳子承担结论：滑轮组的数量关系FGFG滑轮组的连接方法FGFGn=2n=3n=4n=5知识点3轮轴和斜面由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。轮轴动力臂大于阻力臂——省力杠杆可以连续转动的杠杆。OFGl1l2生活中的轮轴门的把手单车的踏板螺丝刀斜面斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。变形的斜面例1（2019•盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（）A．省力，不改变施力的方向B．不省力，改变施力的方向C．既省力，也改变施力的方向D．既不省力，也不改变施力的方向A连接中考例2（2019•嘉兴）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）CA．两个滑轮在装置中起的作用相同B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等×××√两倍克服动滑轮重力做功不改变力的大小连接中考例3（2019•铜仁）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。GFG连接中考1.如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是(

)B基础巩固题2．

用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（）A．F1>F2>F3

B．F2>F3>F1

C．F2>F1>F3

D．F3>F1>F2

D丙F3乙F2甲F1fff基础巩固题3.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后(

)A.A上升B.A下降C.A、B均静止D.无法判断B基础巩固题4.如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为________N，图乙中人对绳子的拉力为__________N。400210基础巩固题5.

在图中。画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。FGG基础巩固题电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是在酷夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了如图甲所示的恒拉力系统，其简化原理图如图乙所示。实际测量得到每个水泥块的重力是130N．共悬挂20个水泥块。（1）请指出图中的动滑轮、定滑轮；（2）滑轮组对高压线的拉力是多大？定滑轮动滑轮F2=3F1=3G=3×130N×20=7800N能力提升题作业内容教材作业完成课后“动手动脑学物理”练习自主安排配套练习册练习

第十二章简单机械

第3节机械效率

我国许多地方原来都没有自来水,人们为了食用水,要从井中打水。如图所示,在这个从井中提水上来的过程中,人对哪些物体做了功?这些功都是人们希望做的吗?对谁做的功才是有用的呢?2.能设计实验，测定某种简单机械的机械效率；知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高机械效率的意识。1.

能结合实例认识有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因，会利用公式η=进行相关的计算。知识点1有用功和额外功

对砂子做功对空桶做功克服自身重力做功并不需要做但又不得不做的功对人们有用必须做的功3m3m他的目的是：把沙子运上三楼用水桶提沙子上楼有用功额外功1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。3.总功（W总）：动力所做的所有功。即有用功与额外功的总和。

W总

=W有

+W额

用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功?提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功?提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。想一想shs=2h=20cm=0.2mW1＝G·h＝2N×0.1m=0.2JW2＝F·s＝1.2N×0.2m=0.24JW1<W2?探究：使用动滑轮是否省功？使用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮重力、绳子重及摩擦力等做功。额外功FGshW有用=G物·hW总=F·sW额外=G动·h（不计绳重和摩擦）Fs绳s物fW有用=f·s物W总=F·s绳利用滑轮组做功hlfFGNW有用=G·hW总=F·lW额外=f·l不做功利用斜面做功知识点2机械效率在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。定义：有用功跟总功的比值。公式：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。滑轮组机械效率的讨论同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。

探究实验：测量滑轮组的机械效率F【实验原理】

【实验器材】弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码绳端的拉力F、___________、_________________和___________________________。物体重G物体上升距离h绳自由端移动距离s【需要直接测量的物理量】实验时拉力的方向应尽量_____________，且应在钩码____________的过程中读取拉力的大小。竖直向上匀速移动注意事项：

实验过程G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/Jη123F实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/Jη12实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。FF探究：影响斜面机械效率的因素实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉动中读出拉力的大小。实验次数斜面倾斜程度斜面材料木块重力G/N斜面高度h/m有用功W有/J拉力F/N斜面长度s/m总功W总/J机械效率1较缓木板10.10.10.20.70.1471.4%2较陡木板10.170.170.30.70.2181%3陡木板10.240.240.40.70.2485.7%4棉布10.240.240.50.70.3568.6%5毛巾10.240.240.60.70.4257.1%实验数据斜面的机械效率与1.斜面的粗糙程度有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。2.斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大），拉力越大，效率越高。结论例1（2019•福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为（）A．10%B．45%

C．80%

D．90%D连接中考例2（2019•荆门）如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（）①A物体比B物体轻②提升A的拉力较大③提升A所做的额外功较少④提升A做的有用功较多A．只有①③B．只有②④C．只有②③D．只有①④A更重B提升A的拉力较大提升A做的有用功较多连接中考A1.关于机械效率，以下说法正确的是（）D.省力越多的机械，