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章末复习课件
八年级物理下册 人教版
第十二章——简单机械
体系架构
一
简单机械
机械效率
杠杆
定义
把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆，杠杆可以是任意形状的硬棒。
简单机械
分类
等臂杠杆
不省力不省距离
省力杠杆
省力费距离
费力杠杆
费力省距离
平衡条件
杠杆平衡状态
动力×动カ臂=阻カ×阻カ臂
F1×L1=F2×L2
静止
匀速转动
杠杆不省功(使用任何机械都不会省功)
滑轮
定义
本质
滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮。
滑轮是一种变形的杠杆
分类
定滑轮
等臂杠杆：可以改变方向，但不能力
动滑轮
动力臂是阻力臂的两倍的杠杆，也是省力杠杆，不能改变方向，省二分之一的力。
滑轮组
F=1/n(G+G动)(不计f)
自由端移动的距离s=nh
斜面
轮轴
其它
有用功和额外功
有用功指的是我们需要的功。
额外功(又叫无用功)
总功指有用功和额外功总和
W总=W有+W额
定义
物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
η=W有/W总×100%
斜面机械效率
η=W有用/W总=Gh/Fl
滑轮组机械效率
η=W有用/W总=G/(G+G动)
机械效率的影响因素
被提物体的重量，G越大，机械效率越高
滑轮自重越大 ，机械效率越小
绳与滑轮之间的摩擦
基础知识
二
知识点一
杠杆
知识点二
滑轮
知识点三
机械效率
基础知识
二
杠杆
1.定义：
杠杆
在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
2.杠杆五要素：
F1
l1
F2
l2
O
支点：杠杆绕着转动的点O。
动力：使杠杆转动的力F1 。
动力臂：从支点到动力作用线的距离l1。
阻力：阻碍杠杆转动的力F2。
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2。
基础知识
二
杠杆
F1
O
l1
l2
F2
①先确定支点O和动力F1 、阻力F2的方向。
②确定动力和阻力的作用线。
从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别
画虚线，即为动力、阻力的作用线。
③画出动力臂和阻力臂。
沿支点做力的作用线的垂线，支点到垂足的距离即
是力臂，并标明力臂的符号“l1”“l2”。
3.力臂的画法
基础知识
二
杠杆
例题：
画出图中力F对支点O的力臂l。
l
基础知识
二
杠杆
杠杆的平衡条件
1.杠杆的平衡
当杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。
基础知识
二
杠杆
2.探究杠杆的平衡条件
【进行实验】
调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。
①在杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。此时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。
②把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l1；把记录F1、F2、l1、l2的数值。
基础知识
二
杠杆
③保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1的大小，再做几次实验，把数值填入表格。
④保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，把数值填入表格。
结论：杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1 L1 = F2 L2
基础知识
二
杠杆
杠杆的分类
应用
花枝剪刀、钳子等
船桨、钓鱼竿、筷子、镊子等
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
力的关系
力臂关系
特点
F1_____F2
l1_____l2
省力，_______
F1_____F2
l1_____l2
费力，_______
F1_____F2
l1_____l2
不省力，也不省距离
天平、定滑轮、跷跷板等
示意图（F1为动力，F2为阻力）
＜
＞
＝
＞
＜
＝
费距离
省距离
基础知识
二
滑轮
滑轮
2.种类：
1.定义：滑轮是一个边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
①定滑轮：使用过程中，滑轮的轴固定不动，该滑轮叫定滑轮。
②动滑轮：使用过程中，滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮叫动滑轮。
基础知识
二
滑轮
3.滑轮的实质：
滑轮是一种变形的杠杆
定滑轮实质——等臂杠杆
特点：不能省力 ，但能改变力的方向。
动滑轮实质——动力臂为阻力臂二倍的杠杆
特点：能省一半力但不能改变力的方向。
基础知识
二
滑轮
机械名称 定 义 实 质 特 点
定滑轮
动滑轮
滑轮轴
固定不动
等臂杠杆
不省力，能改
变力的方向
滑轮和重物
一起移动
动力臂是阻力臂
二倍的杠杆
能省力，不能
改变力的方向
4.定滑轮和动滑轮的区别
基础知识
二
滑轮
滑轮组
1.定义：把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。
2.简单的滑轮组
由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组。
G
F
G
F
方法一
方法二
基础知识
二
滑轮
3.拉力大小与重力大小的关系：
动滑轮和重物由几段绳子承重，拉力就是总重的几分之一。
4.拉力与重物移动距离的关系：
绳子自由端移动的距离是重物移动距离的n倍。
（忽略绳重和摩擦）
基础知识
二
滑轮
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)。
基础知识
二
滑轮
轮轴和斜面
1.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。
③主要功能：
a.改变用力大小；b.改变物体的运动速度。
FR = Gr
基础知识
二
滑轮
2.斜面
①定义：是与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
②原理：根据功的原理，如果不计物体与斜面之间的摩擦，
则Fl=Gh。即，利用斜面可省力，但要费距离。
③特点：
斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一，所以斜面是一种省力的简单机械。但使用斜面时要费距离。
基础知识
二
机械效率
有用功和额外功
1.有用功：
为实现目的而做对人们有用的功。
2.额外功：
对人们没有用但又不得不做的功。
将钩码提升一定的高度是我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功。
克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功。
3.总功：
有用功和额外功之和。
W总=W有用+W额外
大量实验表明，动力对机械所做的功总是大于机械对外所做的功(有用功)。事实上，使用任何机械都不能省功。
基础知识
二
机械效率
机械效率
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。
2.计算公式
η
＝
W总
W有用
＝
W有用
W有用+W额
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。
基础知识
二
机械效率
机械效率的计算
1.测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
η＝　　　　　　　　　　
W有用
W总
总功：
W总＝Fs
有用功：
匀速竖直向上提升物体时
F
h
G
T
s
总功
有用功
W有用＝Th＝Gh
＝
Gh
Fs
＝
G
nF
基础知识
二
机械效率
【实验器材】
弹簧测力计、刻度尺、钩码、铁架台、滑轮、细绳等。
【实验过程】
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并记录数据；
2.安装滑轮组，记下钩码和绳端(弹簧测力计挂钩底部)位置；
3.分别使用两组滑轮组，竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量记录数据。
4.分别求出有用功W有、总功W总、机械效率，并记录。
5.改变钩码的数量，重复上面的实验。
s
h
基础知识
二
机械效率
钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
一定一动 4 0.05 0.2 1.7 0.15 0.255
两定两动 4 0.05 0.2 1.1 0.25 0.275
......
78.4%
72.7%
省力的滑轮组，机械效率不一定高
基础知识
二
机械效率
影响滑轮组机械效率的因素
G
F
η
W有
W总
W额
W有
G动h
克服摩擦和绳重所做的功
Gh
Gh
不考虑绳重和摩擦
η＝　　　　　　　　　　
W有用
W总
＝
W有用
W有用+
W额
＝
Gh
Gh+
G动h
G
G+
G动
＝
1
1+
G动
G
＝
同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高；
提升同一物体，动滑轮越重，机械效率越低。
基础知识
二
机械效率
2.斜面的机械效率
用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度，f 为物体与斜面间的摩擦力。
有用功：
总功：
额外功：
=
机械效率：
①斜面的光滑程度一定，斜面越陡，机械效率越高；
②斜面的倾斜程度一定，斜面越粗糙，效率越低。
影响斜面机械效率的因素
基础知识
二
机械效率
3.杠杆的机械效率
利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，s为动力作用点移动的距离。
机械效率：
有用功：
总功： s
聚焦考点
三
知识点一
杠杆及其平衡条件
知识点二
滑轮和滑轮组
知识点三
机械效率及计算公式的应用
知识点四
简单机械相关实验
【考点一】杠杆及其平衡条件
考法简析　本部分主要涉及杠杆的概念及分类，杠杆平衡条件的应用，同时根据杠杆五要素中力与力臂的作图，也常作为重点考项出现。
1.杠杆的分类
聚焦考点
三
例1 使用下列简单机械时，一定省力的是（　　）
A.铡刀和定滑轮
B.撬棒和理发剪刀
C.羊角锤和手推车
D.瓶盖起子和钓鱼竿
C
聚焦考点
三
例2 公元前388年的《墨经》记载的杠杆原理，比阿基米德在《论平面图形的平衡》中提出的杠杆原理还早两百多年。墨子将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列图中的杠杆属于“本短标长”的是（　　）
A． B．
C． D．
B
点拨：此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
食品夹
钢丝钳
钓鱼竿
筷子
2.杠杆的平衡条件的应用
B
聚焦考点
三
例3 如图所示，轻质杠杆的两端悬挂着A、B两个体积相同的均匀实心物体，
使杠杆处于水平平衡状态，下列做法仍能使杠杆保持水平平衡的是（　　）
A.将物件A和B分别切去相同质量
B.将物件A和B分别切去相同体积
C.在物体A和B下方分别挂一个等重的物体
D.将物体A和B同时向支点O移动相同的距离
聚焦考点
三
C
点拨：本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，能画出图帮助解题、利用好杠杆平衡条件是本题的关键。
例4 如图所示，甲、乙、丙三个小和尚抬着一根长木头向寺庙走去，甲和尚抬着较粗的一端，乙和尚抬着木头的中间部位，丙和尚抬着较细的一端。则下列判断正确的是（　　）
A．当丙由于肩膀酸痛而撤掉作用力后，甲的负担顿时变轻，乙的负担顿时加重
B．当乙由于肩膀酸痛而撤掉作用力后，甲的负担顿时变重，丙的负担顿时变轻
C．当乙的作用力减小时，甲、丙两人的作用力均增加，但ΔF甲＞ΔF丙
D．当甲的作用力增加时，乙、丙两人的作用力均减小，但|ΔF乙|＜|ΔF丙|
3.力和力臂的画法
聚焦考点
三
例5 随着社会的发展和科技的进步，工具的种类越来越多，工具的使用极大地方便了人们的生活。如图甲所示是一种蔬菜挤水器，其手柄可以看作一个杠杆，图乙是其简化示意图，请在图乙中画出：
点拨：本题考查了阻力、杠杆中最小力的问题，熟练应用杠杆平衡条件、由图示确定最大动力臂是正确解题的关键。
聚焦考点
三
例6 如图甲所示是一种蔬菜挤水器，其手柄可以看作一个杠杆，图乙是其简化的示意图，请在图乙中画出阻力F2及在A点施加的最小动力F1的示意图。
【考点二】滑轮和滑轮组
考法简析　本部分考查涉及动滑轮、定滑轮及滑轮组的认识及其特点应用，属于基础题型。
聚焦考点
三
1. 滑轮和滑轮组的特点
例7 用下列选项中的滑轮或滑轮组将同一重力为G的重物匀速提高h高度，最省力的是（　　）（滑轮重及摩擦不计）
D
聚焦考点
三
例8 下列关于滑轮和滑轮组的说法中，完全正确的一组是（　　）
①使用定滑轮一定既不省力也不费力
②组成滑轮组时，动滑轮和定滑轮的数目一定要相等
③使用滑轮组一定比使用动滑轮省力
④使用滑轮组有时既能省力又能改变力的方向
⑤使用滑轮组总是既省力又改变力的方向
⑥使用动滑轮有时可能不省力
A．①③④ B．②⑤⑥ C．④⑥ D．②④⑥
C
点拨：此题考查的是定滑轮、动滑轮和滑轮组省力情况的分析，要结合现实生活去分析问题，不要总是停留在理想情况下。
聚焦考点
三
2. 动滑轮的计算
例9 利用如图所示动滑轮提升重物G，已知物重G=80N，动滑轮重为20N，重物匀速升高0.5m。（不考虑绳重与摩擦）求：
（1）拉力F的大小；
（2）动滑轮向上移动的距离。
解：（1）拉力F的大小为：F=2G+G动=2×80N+20N=180N；
（2）动滑轮向上移动的距离为：
答：（1）拉力F的大小为180N；
（2）动滑轮向上移动的距离为0.25m。
聚焦考点
三
例10 如图所示的滑轮组，工人用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高2m,所用时间为6s,若此时滑轮组机械效率为80%，不计绳重和摩擦。以下说法正确的是（　　）
A．工人所做的有用功是1200J
B．拉力的功率是200W
C．动滑轮的重是100N
D．其他条件不变，被提升物体重力越大，机械效率越小
点拨：本题考查了使用滑轮组时动滑轮的重力、有用功、总功、额外功、功率和机械效率的影响因素，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
B
【考点三】机械效率及计算公式的应用
考法简析　本部分主要考查机械效率的概念及其公式相关的计算，属于基础题，多以选择和填空出现。
1.机械效率的概念
例11 下列说法中正确的是（　　）
A.功率大的机器做功多
B.功率大的机器做功快
C.机械效率高的机械做的有用功多
D.机械效率高的机械做的额外功少
B
聚焦考点
三
聚焦考点
三
点拨：任何机械本身都受到重力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功；
机械效率指有用功占总功的比例，而做功的快慢指功率，二者之间没有什么关系。
D
例12 关于机械效率的说法，下面叙述错误的是（　　）
A．任何机械的机械效率是小于1
B．机械效率高的机械，有用功在总功中占的比例大
C．总功一定时，额外功越大的机械，它的机械效率越低
D．机械效率跟有用功成正比，跟总功成反比，因为计算公式是
D
80
聚焦考点
三
2.滑轮、滑轮组机械效率的计算
改变力的方向
75%
不能
例13 如图所示滑轮组中定滑轮的作用是____________。小明用该滑轮组将重240N的重物匀速提升2m，所用拉力为160N，不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为_____N，滑轮组的机械效率为_____。小明用该滑轮组提升重物_____（选填“能”或“不能”）省功。
例14 如图所示，某工人用滑轮组提升重物（不计绳重和摩擦力），工人用250N的拉力将重力为450N的重物匀速提升6m,需要时间20s,以下说法中正确的是（　　）
A．工人拉绳的功率为75W
B．工人拉绳的速度为0.3m/s
C．该装置机械效率为90%
D．动滑轮重力为300N
聚焦考点
三
点评：本题考查了功率公式和滑轮组拉力公式以及滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。
C
D
D
聚焦考点
三
3.机械效率的大小比较
例15 在实践活动基地，同学们体验使用劳动工具对工作的影响。如图所示，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相同的高度。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断不正确的是（　　）
A.甲方式中车对绳子的拉力为400N
B.乙方式中人对绳子的拉力为210N
C.甲、乙两种方式做的有用功相等
D.甲、乙两种方式的机械效率相等
聚焦考点
三
点评：本题考查了使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时机械效率的计算，要利用好滑轮（滑轮组）机械效率公式。
B
例16 如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（　　）
A．F丙一定小于F乙 B．甲的机械效率比乙的大
C．若乙提升物体的高度变大，则机械效率变大
D．实验测得数据无法计算出甲、乙的机械效率
【考点四】关于简单机械的相关实验
考法简析　本部分主要考查探究杠杆的平衡条件和滑轮组的影响因素的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。
1.探究杠杆的平衡条件
B
聚焦考点
三
例17 在“探究杠杆平衡条件”实验中，下列说法正确的是（　　）
A．实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，杠杆不是平衡状态
B．实验前，欲使图甲中杠杆在水平位置平衡，应该把右
端平衡螺母向左调
C．实验中，图乙所示在A端施加的力一定小于钩码的重力
D．实验中，图乙所示在A端施加的力可能等于或大于钩码
的重力
例18 利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件。
聚焦考点
三
①调节螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，其目的是方便测量____ ；
力臂
聚焦考点
三
②为探究杠杆的平衡条件，小明设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是______ ；
方案二
③如图乙，在A处挂3个钩码，则应在B处挂___个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；
④如图丙，用手提起重物时，从生物学的视角，可认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学的视角来看，此时的前臂相当于_____杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。
比较图丙中上、下两幅图，托着同一个铁球，上方的更_____。（选填“省力”或“费力”）
省力
费力
2
点评：本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力。
D
例19 如图所示，小津做“测量滑轮组机械效率”的实验，测得物体重力为4N，在5s的时间内将物体匀速提升0.2m,拉力F为3N（绳重及摩擦忽略不计）。在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动滑轮的重力为1N
B．拉力5s内的功率为0.12W
C．滑轮组的机械效率约为66.7%
D．拉力把物体提升的高度越大，滑轮组的机械效率越高
聚焦考点
三
2.探究影响物体重力势能大小的因素
C
例20 如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
聚焦考点
三
①在实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。
②第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是____N，机械效率是_____（精确到0.1%）。
74.1%
1.8
匀速
聚焦考点
三
③由1、2两次实验数据可得出结论：______________________________________。
④由 _______两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
⑤在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将_______。（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）
使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高
2、3
偏低
点评：此题是“探究滑轮组的机械效率”实验，考查了滑轮组机械效率的计算，根据数据分析影响滑轮组效率的因素，同时考查了测力计的读数问题，要细心分析每一个问题。

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