《4.1简单机械》知识清单2024-2025学年沪教版物理八年级下册

《4.1简单机械》知识清单 第四章 机械和功 4.1简单机械知识清单 一、杠杆 1、 杠杆的定义 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。这个固定点叫支点，用字母O表示。比如说，我们平时玩的跷跷板，中间那个支撑的地方就是支点，跷跷板的板子就是那根硬棒。 考点：能准确识别杠杆。例如在生活中，剪刀、钳子、撬棍等都是杠杆。 2、 杠杆的五要素 支点（O）：杠杆绕着转动的点。就像跷跷板中间的支撑点。 动力（F1）：使杠杆转动的力。想象一下你在撬石头的时候，你用力的那个方向施加的力就是动力。 阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力。还是撬石头的例子，石头对撬棍的压力就是阻力。 动力臂（L1）：从支点到动力作用线的垂直距离。比如用撬棍撬石头的时候，从支点到你手用力方向的垂直距离就是动力臂。 阻力臂（L2）：从支点到阻力作用线的垂直距离。对于撬石头来说，从支点到石头对撬棍压力方向的垂直距离就是阻力臂。 考点：会准确画出杠杆的五要素。例如给你一个简单的杠杆装置图，让你找出并标记出这五个要素。 3、 杠杆的平衡条件 杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动。 杠杆的平衡条件是：动力×动力臂 ＝ 阻力×阻力臂，写成公式就是：F1×L1=F2×L2。 举例：有一次我看到工人师傅用撬棍撬一个很重的箱子。撬棍的支点离箱子很近，也就是阻力臂很短，而工人师傅用力的地方离支点比较远，动力臂长。根据杠杆平衡条件，虽然箱子很重（阻力大），但是由于动力臂长，阻力臂短，工人师傅用比较小的力（动力）就能撬起箱子。 考点： 会利用杠杆平衡条件进行计算。比如已知动力臂、阻力臂和阻力，求动力。 实验探究杠杆的平衡条件（这个实验很重要哦）。 实验器材：带刻度的杠杆、支架、钩码若干。 实验步骤： 把杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这一步就像给跷跷板调整平衡一样，目的是为了方便测量力臂的长度，因为此时力臂的长度就等于杠杆上的刻度值。 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，改变钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。 记录动力、动力臂、阻力、阻力臂的数据。 多次改变钩码数量和位置，重复实验，分析数据得出杠杆平衡条件。 实验注意事项： 实验前要调节杠杆在水平位置平衡，这样做是为了消除杠杆自重对实验的影响。如果杠杆本身有重量，而且不在水平位置平衡，那么它自身的重力就会影响实验结果。 实验中要多次测量，这样得出的结论更具有普遍性。 二、滑轮 1、 定滑轮 定滑轮的定义：轴固定不动的滑轮叫定滑轮。比如在建筑工地上，有时候会看到工人师傅用一个滑轮把建筑材料往上吊，这个滑轮的轴是固定在某个地方的，这就是定滑轮。 定滑轮的特点： 不省力，即动力等于阻力，F ＝ G（这里G是物体的重力）。 可以改变力的方向。例如我们想把东西往上提，但是我们站的位置不方便直接向上用力，就可以用定滑轮把向下的力变成向上的力。 定滑轮的实质：定滑轮实质上是一个等臂杠杆。它的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 考点： 理解定滑轮的特点并能应用。例如给你一个定滑轮的使用场景，让你分析力的大小和方向的变化。 会分析定滑轮在简单机械组合中的作用。 2、 动滑轮 动滑轮的定义：轴和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。想象一下在码头装卸货物的时候，把货物绑在一个滑轮上，当货物上升或者下降的时候，滑轮也跟着一起动，这个滑轮就是动滑轮。 动滑轮的特点： 能省一半的力，即F ＝ 1/2G（忽略滑轮重和摩擦的情况下）。不过要注意，虽然省了力，但是要多移动距离，移动的距离是物体上升高度的两倍。 不能改变力的方向。比如用动滑轮把东西往上提的时候，你用力的方向还是向上的。 动滑轮的实质：动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆。 考点： 理解动滑轮的特点并能应用。例如在一个简单的滑轮组中，有动滑轮和定滑轮，让你分析动滑轮省力的情况。 会计算动滑轮省力情况下的相关力和距离。 3、 滑轮组 滑轮组的定义：由定滑轮和动滑轮组合而成的机械叫滑轮组。在很多大型的起重设备中都能看到滑轮组的身影。 滑轮组的特点： 既可以省力又可以改变力的方向（根据滑轮组的绕线方式而定）。 省力情况：如果动滑轮上有n段绳子承担重物，那么拉力F ＝ 1/nG（忽略滑轮重和摩擦的情况下）。这里的n是承担重物的绳子段数，可以通过数动滑轮上连接的绳子段数来确定。 绳子自由端移动距离s与物体上升高度h的关系：s ＝ nh。 考点： 会判断滑轮组的省力情况。比如给你一个滑轮组的绕线图，让你确定动滑轮上承担重物的绳子段数，从而计算出拉力的大小。 会根据滑轮组省力情况进行相关计算。例如已知物体重力、滑轮组的绕线方式，求拉力的大小和绳子自由端移动的距离。 滑轮组的绕线方法：当要求省力最多时，绳子的起始端要系在动滑轮上；当要求改变力的方向时，绳子的起始端要系在定滑轮上。 三、斜面 1、 斜面的定义和特点 斜面是一种简单机械，它是一个倾斜的平面。我们生活中常见的盘山公路就是斜面的一种应用。 斜面的特点是可以省力。根据功的原理，使用任何机械都不省功，但是使用斜面可以省力。 设斜面长为L，斜面高为h，物体重力为G，沿斜面的拉力为F。在不计摩擦的情况下，根据功的原理（Gh ＝ FL），可得F ＝ h/L×G。可以看出，斜面越长（L越大），就越省力（F越小）。 2、 斜面在生活中的应用 除了盘山公路，还有我们上楼梯的时候，楼梯也可以看作是斜面。还有一些货物装卸的斜坡，都是斜面的应用。 考点： 理解斜面省力的原理并能进行简单计算。例如已知斜面的高度和长度，以及物体的重力，求沿斜面的拉力。 能识别生活中的斜面并分析其作用。 四、简单机械的组合 1、 组合方式 在实际生活和生产中，往往不是单独使用一种简单机械，而是把多种简单机械组合起来使用。比如起重机，它里面既有滑轮组，又有杠杆等简单机械。 不同简单机械组合起来可以发挥各自的优势，达到更好的工作效果。 2、 分析简单机械组合的方法 要分别分析组合中的每个简单机械的作用。比如在一个包含定滑轮和动滑轮的组合机械中，首先要分析定滑轮改变力的方向的作用，再分析动滑轮省力的作用。 根据各个简单机械的特点和相互关系，计算整个组合机械的省力情况、力的方向变化以及相关的距离等。 考点： 能分析简单机械组合中各个简单机械的作用。 会计算简单机械组合的相关参数。 五、简单机械中的功和功率 1、 功的概念 功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。公式为W ＝ Fs，这里W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离。 单位：焦耳（J）。例如把一个重为10N的物体提高2m，根据公式W ＝ Fs ＝ 10N×2m ＝ 20J，这个过程中做的功就是20J。 考点： 理解功的概念并能根据公式计算功。 判断力是否做功。当力和物体移动的距离垂直时，力不做功。比如提着一个物体水平移动，提力不做功，因为提力方向是竖直向上的，而物体是水平移动的。 2、 功率的概念 功率表示做功的快慢。公式为P ＝ W/t，其中P表示功率，W表示功，t表示时间。 单位：瓦特（W）。例如一个机器在10s内做了50J的功，根据公式P ＝ W/t ＝ 50J/10s ＝ 5W，这个机器的功率就是5W。 考点： 理解功率的概念并能根据公式计算功率。 比较不同物体做功的快慢。可以通过比较功率的大小来判断，功率大的物体做功快。 习题： 1、 一根杠杆的动力臂是0.5m，阻力臂是0.1m，若阻力为100N，求动力是多少？ 2、 一个定滑轮提起一个重为50N的物体，拉力是多少？ 3、 动滑轮在不计滑轮重和摩擦的情况下提起一个重为80N的物体，拉力是多少？ 4、 一个滑轮组，动滑轮上有3段绳子承担重物，物体重60N，求拉力大小。 5、 一个斜面长5m，高1m，把一个重20N的物体沿斜面匀速拉上去，不计摩擦，求拉力大小。 6、 一个机器在20s内做了100J的功，求功率是多少？ 答案： 1、 根据杠杆平衡条件F1×L1 ＝ F2×L2，可得F1=F2×L2/L1=100N×0.1m/0.5m ＝ 20N。 2、 定滑轮不省力，拉力等于物体重力，所以拉力为50N。 3、 动滑轮在不计滑轮重和摩擦的情况下，拉力F ＝ 1/2G，所以F ＝ 1/2×80N ＝ 40N。 4、 根据滑轮组省力公式F ＝ 1/nG，这里n ＝ 3，G ＝ 60N，所以F ＝ 1/3×60N ＝ 20N。 5、 根据斜面省力公式F ＝ h/L×G，这里h ＝ 1m，L ＝ 5m，G ＝ 20N，所以F ＝ 1/5×20N ＝ 4N。 6、 根据功率公式P ＝ W/t，这里W ＝ 100J，t ＝ 20s，所以P ＝ 100J/20s ＝ 5W。 学科网（北京）股份有限公司 $$