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第十二热章
人教版2024八年级
《简单机械》
【学霸提优】
01
课标要求
02
重难突破
03
题型讲解
04
思维导图
1
课标要求
1.理解杠杆的定义、认识杠杆五要素、知道杠杆平衡条件、知道杠杆分类与应用
2.知道杠杆平衡条件在杆秤制作中的应用
3.理解滑轮的定义及分类、掌握定滑轮和动滑轮的
特点。
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重难突破
【考点1】
一、杠杆
（1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①杠杆可直可曲，形状任意。
②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。
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重难突破
2.杠杆五要素
（1）支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。
（2）动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。
①动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。
②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。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母l1表示。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示。
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重难突破
3.杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。
（2）杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
（3）公式的表达式为：F1l1=F2l2。
①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同。
②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积：乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。
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重难突破
4.力臂的画法
（1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。
（2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。
（3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。
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重难突破
5.画杠杆示意图时应注意
（1）阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。
（2）确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。
（3）力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。
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重难突破
6.杠杆的分类及应用
类型 力臂的大小关系 力的大小关系 特点 应用
省力杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳
费力杠杆 l1＜l2 F1＞F2 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂 人的前臂、理发剪刀
等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距离；不费力、不费距离 天平，定滑轮
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重难突破
【典例1】
下列工具在使用过程中属于省力杠杆的是（　C 　）
A．镊子 B．船桨 C．独轮车 D．托盘天平
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重难突破
【典例2】
晚饭后，妈妈带着小豆和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示。妈妈和妹妹的总重力比小豆的重力大，跷跷板水平平衡时，小豆比妈妈离转轴 　远 　（选填“远”或“近”）；若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），为了保持跷跷板水平平衡，小豆应适当 　靠近 　（选填“远离”或“靠近”）转轴。
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重难突破
【考点2】滑轮
1.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）滑轮分类：定滑轮和动滑轮。
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重难突破
2.定滑轮工作特点
（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
（2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。
（3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
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重难突破
3.动滑轮工作特点
（1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。
（2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。
（3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。
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重难突破
4.滑轮组及其工作特点
（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
（2）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，即动力 若忽略滑轮重，则有 ；其中n为承担物重的绳子的段数 ；
（3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。
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重难突破
5.滑轮组的组装与设计
（1）求绳子股数：根据省力情况，用F＝G求绳子股数n＝，当n不是整数时，要采用“只入不舍”的方法处理小数位。拉力移动的距离s＝nh。
（2）确定需要的定、动滑轮个数：动滑轮的个数N是根据求出的绳子的股数n来确定的。当n为奇数时，动滑轮的个数为N＝ (n－1)，当n为偶数时，动滑轮的个数为N＝ n。
（3）找绳子的起始端：依据“奇动偶定”的原则判断。当n为奇数时，绳子的起始端拴在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端拴在定滑轮的挂钩上。
2
重难突破
6.轮轴
（1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。
（2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。
（3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2。使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。
2
重难突破
【典例1】
小明用如图所示的滑轮组，将重为6N的物体匀速提升到一定高度，在此过程中，手拉力的大小实际应该是（　A　）
A．大于3N B．等于2N
C．等于3N D．大于2N小于3N
2
重难突破
【典例2】
如图是升旗时旗杆顶端的装置，它是　 定 　滑轮（选填：“定”“动”）。它的优点是　改变力的方向 　。
2
重难突破
【考点3】机械效率
1.有用功和额外功
（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。
（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
（3）总功：有用功与额外功的和叫总功。
（4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外
（5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外
（6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用
2
重难突破
2.机械效率的概念
（1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
（2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则： 。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
（3）提高机械效率的主要办法
①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。
②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。
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重难突破
3.机械效率的大小比较
（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。
（2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高；
（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高；
（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。
2
重难突破
【典例1】
如图所示，用25N的水平拉力拉着重200N的物体在水平面上向左匀速移动5m，物体所受摩擦力为20N，则轻绳对物体的拉力为 　 20 　N，机械效率为80% 　 　。
3
题型讲解
【题型一 杠杆的分类】
如图所示的用具中，属于等臂杠杆的是（　C　）
A．铁丝剪 B．镊子 C．天平 D．夹菜筷子
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题型讲解
【题型二 杠杆的平衡】
如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从水平位置OB转至OA，则在转动过程中（　C　）
A．F变大 B．F先变大后变小
C．F变小 D．F先变小后变大
3
题型讲解
【题型三 滑轮的识别】
小明同学按题图所示进行实验操作（不计绳重和轮的摩擦），则下列几种描述中正确的是（　D　）
A．F1＜F2＜F3 B．F1＞F2＞F3
C．F1＞F2＜F3 D．F1＝F2＝F3
3
题型讲解
【题型三 动滑轮与定滑轮的特点】
如图所示，重为120N的物体M，在40N的拉力作用下，以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，（不计滑轮和绳子之间的摩擦）则（　AD 　）
A．弹簧测力计的示数为20N
B．物体M所受到的合力为80N
C．物体受到的摩擦力为40N
D．拉力F的功率为4W
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题型讲解
【题型四 机械效率】
C
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题型讲解
【题型五 滑轮组机械效率的计算】
C
如图所示，某工人用滑轮组在5s内把重240N的物体提高1m，所用的拉力为150N，下列说法正确的是（　C　）
A．绳子移动的速度0.2m/s
B．克服物体重力所做的功300J
C．该滑轮组的机械效率80%
D．拉力做功功率48W
4
思维导图
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