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第十二章 简 单 机 械
1. 定义：一根_________，在力的作用下能绕____________转动，这根硬棒就是杠杆。
注意：杠杆可以是直的，也可以是弯的，但它一定是一根硬棒，不能是变形的棒。
硬棒
知识点1 杠杆
固定点O
2. 杠杆的五要素：
（1）支点:杠杆可以绕其转动的点O。
（2）动力:使杠杆转动的力F1。
（3）阻力:阻碍杠杆转动的力F2。
（4）动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离l1。
（5）阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离l2。
注意：（1）支点一定在杠杆上，而力臂不一定在杠杆上。
（2）动力和阻力的作用点都在杠杆上。若动力和阻力在支点的异侧，则这两个力的方向相同；若动力和阻力在支点的同侧，则这两个力的方向相反。（3）力臂是支点到力作用线的距离，而不是支点到力作用点的距离。
3. 杠杆作图:
（1）画力臂:一找_________，二找________，三____________向力的作用线____________。（力的作用线不够长可先用虚线延长，力臂可用实线加双箭头表示，注意标出垂直符号和力臂符号）
（2）画最小力：先找________________
（最长力臂就是支点到力的作用点的连线），
再过______________作出与最长力臂垂直的线
段，注意标出力的方向和垂直符号。
支点
力
过支点
引垂线
最长力臂
力的作用点
1. 杠杆的平衡状态：在动力和阻力的作用下，如果杠杆处于____________状态（或绕支点匀速转动），我们就说杠杆平衡了。（倾斜静止时的杠杆也处于平衡状态）
2. 探究杠杆的平衡条件：
（1）实验前，调节杠杆两端的螺母，使杠
杆不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡
状态。（杠杆的重心在支点上，杠杆所受重力的力臂为0，使杠杆保持水平并静止可消除杠杆自重的影响）
知识点2 杠杆的平衡条件
静止
（2）实验时，给杠杆两侧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。使杠杆重新在水平位置平衡是为了______________________________________________。
（3）多次测量，使实验结论具有普遍性。
（4）实验结论：__________________________________或__________________。
注意：调节杠杆在水平位置平衡的方法与调节天平平衡的方法一样，杠杆哪端高，平衡螺母就往哪端调，即左高左调，右高右调。
让力臂落在杠杆上，方便测量力臂
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
知识点3 杠杆的分类
杠杆类型 力臂的关系 平衡时力的关系 特点 应用
省力杠杆 l1>l2 F1费力杠杆 l1F2 省距离、费力 筷子、理发剪刀、钓鱼竿、镊子
等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距离 天平、定滑轮
注意：不存在既省力又省距离的杠杆。
1. 定滑轮和动滑轮：
知识点4 滑轮
滑轮类型 拉力的特点 距离的特点 实质 补充说明
定滑轮
（轴固定不动） 可以__________
__________，但不能省力：
____________（提升物体时,不计绳重和摩擦） 不能省距离：
___________ _________杠杆
提升同一重物时，沿不同方向的拉力都__________
改变力
的方向
F=G物
s绳=s物
等臂
相等
滑轮类型 拉力的特点 距离的特点 实质 补充说明
动滑轮
（轴随物体移动） 能________，但不能改变力的方
向：___________
（提升物体时，不计绳重、滑轮重和摩擦） 费距离：
____________ 动力臂为阻力臂两倍的
_________杠杆
提升同一重物时，沿不同方向的拉力大小________
省力

s绳=2s物
省力
不同
2. 滑轮组：
（1）定义：___________和____________组合在一起，构成滑轮组。
（2）特点：既能_________，又能______________________。
①拉力特点：____________
（不计动滑轮重、绳重和摩擦），
______________________（不计绳重和摩擦）；
定滑轮
动滑轮
省力
改变拉力的方向

②距离特点：________________；
③速度特点：____________。（n均为动滑轮上承担重物的绳子股数）
(3)绕线规律：“奇动偶定”。
①当动滑轮上承担重物的绳子股数为奇数时，绳子的起点从____________开始绕线；
②当动滑轮上承担重物的绳子股数为偶数时，绳子的起点从____________开始绕线。
s绳=ns物
v绳=nv物
动滑轮
定滑轮
1. 轮轴：
（1）定义：轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
（2）特点：动力作用在轮上时能省力。
（3）应用：汽车方向盘、门把手、水龙头。
知识点5 其他简单机械
2. 斜面：
（1）定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
（2）特点：能____________。（斜面越平缓，越省力）
（3）应用：盘山公路、螺丝。
省力
W总＝W有＋W额
知识点6 有用功、额外功和总功
类别 定义（用动滑轮提升钩码为例）
有用功 动滑轮对钩码的拉力所做的功叫做有用功，用W有表示
（机械对外做的功为有用功）
总功 弹簧测力计的拉力所做的功，叫做总功，用W总表示
（人对机械做的功为总功）
额外功 用动滑轮提升钩码时，不可避免地要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，这部分功叫做额外功，用W额表示
（总功与有用功之差）
三者的关系 总功等于有用功与额外功之和，即___________________________
注意：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。
1. 定义：____________跟__________的____________叫做机械效率。
2. 公式：____________。
3. 说明：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____________的，它通常用百分数表示且没有单位。
有用功
知识点7 机械效率
总功
比值

小于1
4. 理解：
（1）机械效率的高低同时取决于有用功和总功两个因素，不能理解为“有用功多，机械效率就高”或“总功多，机械效率就高”。
（2）同一机械的机械效率不是固定不变的，提起的重物不同，机械效率的高低不同。
（3）机械效率和功率之间没有因果关系。
（4）机械效率的高低与____________、____________、____________、____________________________有关，与物体被提升的高度、滑轮的绕线方式、做功多少、是否省力无关。
物重
动滑轮重
绳重
机械各部分间的摩擦
1. 实验原理：_________________。
知识点8 测量滑轮组的机械效率


刻度尺
弹簧测力计
物重G
物体上升的高度h
拉力F
绳子自由端移动的距离s
刻度尺
（2）实验中应该一边______________________________拉动弹簧测力计，一边读数。
5. 实验结论：
（1）同一滑轮组，所提____________，其机械效率____________。
（2）提升等重的物体，滑轮组的_____________________________，其机械效率____________。
（3）同一滑轮组，提升同一物体，提升的____________，其机械效率____________。
沿竖直方向缓慢、匀速
物体越重
越高
动滑轮越重、摩擦力越大
越低
高度不同
相同
6. 滑轮组、斜面的机械效率：（忽略绳重和轮、轴之间的摩擦）
类型 有用功W有 额外功W额 总功W总 机械效率η
W有=Gh W额=G动h W总=Fs=F×nh或
W总=W有+W额=
Gh+G动h
(s=nh)
类型 有用功W有 额外功W额 总功W总 机械效率η
W有=fs物 — W总=Fs=Fns物
(s=ns物)
W有=Gh W额=fs W总=Fs或
W总=W有+W额=Gh+fs
注意：h为物体上升的高度，s为绳子自由端移动的距离，s物为物体移动的距离，f为接触面对物体的摩擦力。

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