《第十二章简单机械章末复习》课件

整理与复习第十二章简单机械R·八年级物理下册概念整合简单机械杠杆滑轮机械效率测量η使用任何机械都不能省功三种功要素平衡条件分类定滑轮动滑轮滑轮组省力杠杆费力杠杆等臂杠杆有用功额外功总功知识回顾一、杠杆1.定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。2.杠杆的五要素支点O动力

F1阻力F2动力臂l1阻力臂l2支点：杠杆可以绕其转动的点动力：使杠杆转动的力阻力：阻碍杠杆转动的力动力臂：从支点到动力作用线的距离阻力臂：从支点到阻力作用线的距离3.杠杆的平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1l1=F2l2杠杆的分类力臂关系力的关系特点实例等臂杠杆l动=l阻F动=F阻不费力也不省距离天平等省力杠杆l动

>l阻F动<F阻省力费距离开瓶器、指甲剪、羊角锤等费力杠杆l动

<l阻F动>F阻费力省距离镊子、筷子等例1如图所示，正常使用时属于费力杠杆的是（）。C练习例2

小强在探究“杠杆的平衡条件”时：（1）为了便于测量力臂，他先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在______位置平衡；（2）下表是小强的实验记录，在这两组数据中，他发现实验序号为____的一组数据是错误的。经检查，结果是测量阻力臂时读错了，阻力臂的实际值应为____m；通过探究，小强得到杠杆的平衡条件是___________。实验序号动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m120.310.4210.420.2水平10.6F1l1=F2l2例3

如图所示，不计重力的杠杆OB可绕O点转动，重为6N的物体P悬挂在杠杆的中点A处，拉力F1与杠杆成30°角，杠杆在水平位置保持平衡。此状态下拉力F1=_____N。试作出F1的力臂l1。l16二、滑轮1.定滑轮（1）定义：轴固定不动的滑轮。（2）实质：等臂杠杆。（3）特点：可以改变力的方向，但不省力也不费距离。（4）F与G物的关系：F=G物（忽略绳重和摩擦）。（5）s与h距离关系：s=h。2.动滑轮（1）定义：滑轮跟物体一起运动的滑轮。（2）实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。（3）特点：可以改变力的大小，但不改变力的方向也费距离。2.动滑轮（4）F与G的关系：（5）s与h距离关系：s=2h①忽略绳重和摩擦：②忽略绳重、动滑轮重和摩擦：3.滑轮组（1）定义：由定滑轮和动滑轮组合在一起。（2）特点：既可以改变力的大小，也可以改变力的方向。（3）F与G的关系：①忽略绳重和摩擦：②忽略绳重、动滑轮重和摩擦：（4）s与h距离关系：s=nh3.滑轮组（5）承担总重的绳子段数n的判断：①盖住定滑轮或在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将动滑轮和定滑轮分开，则滑轮组中承重绳子的股数，就是跟动滑轮直接接触的绳子段数。②绳子的绕法(奇动偶定法)。123n=3练习例4如图所示，图中是一个______滑轮，如果物体在水平面上做匀速直线运动，拉力F为10N，不计绳重、滑轮重及摩擦，物体受到的摩擦力大小为______，若F拉滑轮运动的速度是1m/s，则物体A移动的速度是_______。动5N绳子一端移动速度等于物体移动速度的2倍2m/s例5如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。不计绳重和摩擦，要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是（杠杆上标度的间距相等）（）A.270N B.360NC.540N D.720NG总·4l=F·3lB1.轮轴（1）定义：由两个半径不等的大轮和小轮固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。（2）原理：动力作用在轮上，轮轴是一个省力杠杆，费距离。轮轴实质可看作是一个可以连续转动的杠杆。FR=Gr（3）主要功能：①改变用力大小；②改变物体的运动速度三、轮轴和斜面是与水平面成一定夹角的的倾斜平面。2.斜面：（2）原理：根据功的原理，如果不计物体与斜面之间的摩擦：FL=Gh。即，利用斜面可省力，但要费距离。（3）特点：斜面与平面的倾角越小，斜面越长，越省力，但费距离，机械效率低。斜面与平面的倾角越大，斜面较短，越费力，但省距离，机械效率高。3.螺旋：特殊的斜面例6[江西中考]如图所示，物重为G

的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是__________________。L1=L2F1L1=GL2F1=Gn=3F3=2GL=2hFL=GhF2<F4<F1<F3练习四、机械效率在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作___________________。（W有用）有用功提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦力做功，这部分功叫作________________。额外功（W额外）________与______的总和叫作________________。总功（W总）W总=W有用+W额外有用功额外功1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用符号η表示。2.计算公式：3.特点：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，机械效率通常用百分数表示。4.提高机械效率的方法：减轻机械自重;减小机械间的摩擦(加润滑油);允许情况下增加物重。5.影响滑轮组机械效率的因素：1.滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）2.所提升的物重3.动滑轮的自重例7在物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料。若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，不计绳重和摩擦，g

取10N/kg。求：（1）拉力的功率是多少？（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？练习解：（1）承担物重的绳子段数n=3，则绳子自由端移动的距离s=nh=3×10m=30m，拉力做的功W总=Fs=250N×30m=7500J，则拉力做功的功率为（2）有用功W有用=Gh=450N×10m=4500J，机械效率（3）由可得，动滑轮的重力G动

=nF-G=3×250N–450N=300N。绳子能承受的最大拉力为400N，则最大物重G'

=nF'–G动

=3×400N–300N=900N，此时滑轮组的机械效率最大，最大机械效率复习与提高1.如图所示，夹核桃时，用力向下压夹子上部的手柄即可夹碎核桃。把上部手柄视为杠杆，用力时支点在哪里？阻力的作用点、动力的作用点在哪里？把上部手柄视为杠杆，夹核桃时，上部手柄绕着A

点转动，即支点在A

点；核桃阻碍了上部手柄的转动，即阻力的作用点在B

点；用力向下压夹子上部的手柄，使其转动，即动力的作用点在C

点。2.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，把钩码挂在水平静止的杠杆两侧后，杠杆向右侧倾斜。为了使杠杆在水平位置平衡，如果保持左侧钩码不动，应该怎样调节右侧钩码的位置？如果保持右侧钩码不动，应该怎样调节左侧钩码的位置？为了使杠杆在水平位置平衡，如果保持左侧钩码不动，可将右侧钩码向左移动；如果保持右侧钩码不动，可将左侧钩码向左移动。3.脚踏式垃圾箱的结构可简化为下图。在A

处向下踩动脚踏板，连杆CD

便向上顶起箱盖。在上述过程中，你发现了哪几个杠杆？他们是省力杠杆，还是费力杠杆？由图可知，脚踏式垃圾箱的结构中存在两个杠杆，分别是ABC

与ED。对于杠杆ABC，支点是B，动力作用在A点，阻力作用在C点，在A处向下踩动脚踏板时，动力臂大于阻力臂，故该杠杆属于省力杠杆。对于杠杆DE，E点是支点，动力作用在D点，阻力作用点大约在箱盖的中心，连杆CD

向上顶起箱盖时，动力臂小于阻力臂，故该杠杆属于费力杠杆。4.如图是人们仿照《天工开物》中的桔槔利用杠杆原理从水井中提水的情景。假设不悬挂重物时木杆恰好能保持平衡。为了省力，在木杆左端悬吊水桶，木杆右端固定一个石块。已知支点到水桶所受的重力作用线的距离是支点到石块所受重力作用线距离的3倍。用该装置提水时，水桶所受的重力为20N，每次提水时连水带桶所受的重力为80N。请你设计石块所受的重力的大小，使提水时用力最小，说出你的设计思路和数据。解：已知支点到水桶所受的重力作用线的距离是支点到石块所受重力作用线距离的3倍，即l1=3l2。如果提水时用力为0，根据杠杆平衡条件有G水l1=G石l2，则5.如图所示，戥子是一种微型杠杆，过去的中药房里都用戥子称量中药。为使问题简化，以下不考虑秤杆的重力。已知秤砣的质量为m0，零刻度线在提纽右侧、离提纽悬挂点的距离为l0，秤盘离提纽的距离为l1。当秤盘中放入一定质量的中药后，移动秤砣至杆秤水平平衡时，秤砣悬挂点到提纽的距离是l2，中药的质量是多少？l0l1l2解：设秤盘的质量为m盘，当秤盘中没有放中药时，根据杠杆的平衡条件有m盘gl1=m0gl0；当秤盘中放入中药后，根据杠杆的平衡条件有（m盘g+m药g）l1=

m0gl2，则有m0gl0+m药gl1

=

m0gl2，解得l0l1l26.某同学利用滑轮组提升一个重物，设计了两种方案，如图所示。请在图中分别画出绳子的绕法，要求用上所有的滑轮。这两种方法各有什么特点？如图所示，提升相同重物时，左边滑轮组的动滑轮上承担物重的绳子共有3段，而右边滑轮组的动滑轮上承担物重的绳子共有4段，故右边的滑轮组更省力；左边的滑轮组可以改变力的方向，右边的滑轮组不能。7.工人师傅用如图所示的装置把质量为48kg的货物从地面匀速提升至3楼，所用的拉力为300N。图示装置的机械效率是多少？g

取10N/kg。解：由图可知，连在动滑轮上的绳子段数n=2，每层楼高取3m，则货物被提升的高度h=2×3m=6m，提升货物做的有用功W有用=Gh=mgh=48kg×10N/kg×6m=2880J，拉力做的总功W总=Fs=Fnh=300N×2×6m=3600J，则图示装置的机械效率8.小明的妈妈蒸馒头需要1kg面粉。在没有秤的情况下，他利用一根轻杆、一瓶550mL的矿泉水和几根细线等物品帮妈妈大致称出了1kg面粉。如果换作是你，你会怎样做？一瓶550ml的矿泉水中水的体积V水=550mL=550cm3

，若不计矿泉水瓶的质量，则该瓶矿泉水的质量m水

=ρ水V水

=1.0g/cm3×550cm3=550g=0.55kg。将轻杆用细线在中点悬挂，调节细线的位置使轻杆在水平位置平衡，此时固定细线。在轻杆的左侧距离细线10cm处挂上一瓶550mL的矿泉水，在轻杆的右侧挂上塑料袋以便于装面粉。根据杠杆的平衡条件知，m水gl=m面gl'，则有m水l=m面l'，即0.55kg×10cm=1kg×l'，l'=5.5cm。调节塑料袋到支点的距离为5.5cm后，向塑料袋中加入面粉直到轻杆在水平位置平衡，面粉的质量大约为1kg。9.在天宫课堂中，我国航天员王亚平讲了在太空中测量航天员质量的方法。其中用到了一个“弹簧凸轮机构”，它可以产生恒力来牵引航天员运动，以便计算航天员的质量。有同学根据杠杆原理设计了一个装置：把一个半径为OC的圆轮和一个凸轮固定在一起组成一个杠杆，支点为O。如图甲所示，圆轮边缘的绳索与被牵引的航天员相连，拉力是F1，力臂为OC；凸轮上的绳索一端连接着被拉长的弹簧，拉力为F2，力臂为OA，另一端连接图中的B

点。当弹簧收缩使杠杆沿顺时针方向转过一定角度达到图乙所示的位置时，弹簧缩短，拉力减小为F2'。凸轮使其力臂变成了OD，OD比OA

长，而F1的力臂仍然等于圆轮半径。如果OA为12cm、F2为30N、F2'为20N，图中OD

的长度应为多少？解：弹簧收缩前，根据杠杆的平衡条件有F1·OC=F2·OA弹簧收缩后，根据杠杆的平衡条件有F1·OC=F2'·OD则有F2·OA=F2'·OD，故OD

的长度考点1杠杆的分类1.如图所示,OAB为轻质杠杆,可绕支点O自由转动,在B端施加一个动力使杠杆在水平位置平衡,该杠杆(

)A.一定是省力杠杆B.一定是费力杠杆C.一定是等臂杠杆D.以上情况都有可能D考点整理87654321109考点2

杠杆的作图2.【重庆A卷】在图中画出力F的力臂l。l87654321109考点3滑轮与滑轮组3.【黑龙江牡丹江】如图所示的是我国古人利用绞车提升巨石的情景,下列说法正确的是(

)A.使用此装置可以省功B.使用轮轴可以省距离C.上方的滑轮可以改变力的方向D.绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成C876543211094.【广东】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最省力的是(

)A876543211095.“由物及理,思维建模”。如图所示,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于

(填简单机械名称)模型;人们借助这种装置的主要目的是

(选填“省力”“省距离”或“省功”);若某同学所用的拉力为300N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为

kg。(g取10N/kg)

滑轮组省力15087654321109考点4杠杆的应用与分析6.【湘潭】(多选)如图所示,一均匀杠杆可以绕中点O自由转动,杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡,两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO=2lBO,现同时点燃蜡烛,经时间t,它们减少了相等的质量,下列说法正确的是(

)A.点燃前A、B蜡烛的重力之比为1∶2B.经时间t,杠杆右端下沉C.经时间t,杠杆左端下沉D.经时间t,杠杆继续保持水平平衡AB876543211097.如图所示,用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸。一个人从桥的左端匀速走到桥的右端,桥面始终是水平的,不计吊桥和绳的重力,人从吊桥左端出发时开始计时。则人在吊桥上行走过程中,吊桥右端对地面的压力F与人行走时间t的关系图象是(

)BABDC876543211098.如图所示,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M的悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在物体M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中,错误的是(

)A.每次倒入空桶的液体体积相同B.秤的刻度值向右越来越大C.悬点O适当右移,秤的量程会增大D.增大物体M的质量,秤的量程会增大C87654321109考点5探究杠杆的平衡条件9.【四川自贡】如图所示,小勇利用铁架台,带有均匀刻度的杠杆,细线,弹簧测力计,钩码若干(每个钩码的质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,则此时杠杆处于

(选填“平衡”或“非平衡”)状态。

(2)为了便于测量

(选填“力”或“力臂”),应使杠杆在水平位置平衡。为此,应将平衡螺母向

(选填“左”或“右”)调节。

平衡力臂左87654321109(3)将杠杆调成水平位置平衡后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂

个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡;随后两边各取下一个钩码,杠杆

(选填“左”或“右”)端将下沉。

(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,首先在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示的位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐

＿(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是＿＿＿＿

。

(5)实验结果表明,杠杆的平衡条件:动力×

=

×阻力臂。

变大2动力臂左力臂变短阻力87654321109考点6杠杆的相关计算10.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,物体与地面的接触面积为100cm2,AB=2OB,在A端施加与杆垂直的拉力F=30N时,物体对水平地面的压强为1000Pa,则B点的拉力为

N,物体的重力为

N。

901008765432110911.有一杠杆经过调节,处于水平平衡状态。如图所示,在A点悬挂三个钩码(每个钩码重均为0.5N),要使杠杆水平平衡,需在B点悬挂＿

个钩码;取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,使杠杆水平平衡,弹簧测力计的拉力为

N;若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然水平平衡,弹簧测力计的读数将

。

3变大218171615141312111912.如图甲所示的是《天工开物》中记载的三千多年前中国古人利用桔槔在井上汲水的情景,受桔槔的启发,小明组装了如图乙所示的装置。其中,杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,且OC=2OD。物体A悬挂在C端,静止在水平桌面上的正方体B悬挂在D端,此时杠杆在水平位置平衡。已知GA=30N,GB=80N,正方体B的边长为0.1m。杠杆、悬绳的质量不计。求:181716151413121119

181716151413121119考点7斜面的机械效率13.在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到顶端处,如图所示。若此时沿斜面向上的拉力为40N,斜面长2m、高1m,则拉力做的有用功为

J,此斜面的机械效率为

,物体所受的摩擦力为

N。(g取10N/kg)

5062.5%1518171615141312111914.如图所示,斜面长为s=2m,高为h=1m。装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重100N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，不计空气阻力,斜面的机械效率为80%，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为

＿＿N,工人沿斜面的拉力为

N。

12.562.5181716151413121119考点8滑轮组的机械效率15.【辽宁辽阳】用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子,以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动,箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍,滑轮组的机械效率为75%,下列说法正确的是(

)A.拉力F为80NB.10s内绳子自由端移动2mC.3s内物体重力做功180JD.拉力F的功率为16WD18171615141312111916.【山东菏泽】如图所示,在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升,忽略摩擦及绳重,该过程中滑轮组的机械效率为80%,则(

)A.工人所用的拉力为200NB.动滑轮的重力为100NC.拉力的功率为150WD.提升重力不同的货物时,此滑轮组的机械效率不变C18171615141312111917.【广西梧州】如图所示,工人师傅用250N的拉力,使重为2000N的物体以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动,已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍,动滑轮受到的重力为80N,则工人师傅拉力的功率为

W,该滑轮组的机械效率为

。

10080%1817161514131211