第十二章 简单机械（单元复习课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（人教版2024）

第十二章 简单机械 八年级下册 •人教版 我们的周围有各种各样的机械：提升重物的起重机，代步的自行车，计时的钟表……现在，机械更进入了太空。在中国空间站上工作的机械臂可以组合使用，完成各种复杂的任务。 各种各样的机械展现了人类的智慧。有的机械简单，有的机械复杂。不管机械多么复杂，都可以从中找到构成它们的基本元素——杆、轮、链条等。本章我们就从最简单的机械入手，了解它们如何使日常生活和工作更便利、更有效。 单元复习 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约200MB. ………………………………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有122张、3段视频，可根据需要选择点播. ①视频总结—《第1节 杠杆》 ②视频总结—《第2节 滑轮》 ③视频总结—《第3节 机械效率》 …………………………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 致 老师同学 第1节 杠杆 01 第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 02 第3节 滑轮 03 第十二章 简单机械 第4节 机械效率 04 本章内容结构 第十二章 简单机械 单元复习 本章思维导图 第十二章 简单机械 单元复习 第1节 杠杆 第十二章 简单机械 单元复习 知识一 杠杆 1. 杠杆的概念 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。 注意： ① “硬棒” 是指在力的作用不发生形变。杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。 ②一根硬棒要成为杠杆，应具备两个条件： 要有力的作用；能绕某一固定点转动。同时满足，缺一不可。 知识一 杠杆 2. 描述杠杆特征的“五要素” ①支点：杠杆绕着转动的点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：从支点到__________的距离l1. ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2. 动力作用线 （1）杠杆的“五要素” 知识一 杠杆 （2）透析杠杆五要素 ①支点：一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。 ②动力与阻力：作用点都在杠杆上，分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。 ③力臂：支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离；力臂不一定在杠杆上（如图中l1）；若力的作用线过支点，则力臂为0。 知识一 杠杆 3. 力臂的画法 第一步：先确定支点O和动力F1、阻力F2的方向；如图所示。 第二步：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，如图所示。 第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。 F1 F2 l1 l2 F1 F2 O O 知识二 杠杆的平衡条件 1. 探究杠杆的平衡条件 实验过程 把杠杆安装在支架上，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。 （1）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。这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l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入下表。 知识二 杠杆的平衡条件 （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，把数据填入下表。 （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，把数据填入下表。 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 2 3 4 … 知识二 杠杆的平衡条件 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 2 10 1 20 2 4 5 1 20 3 2 10 3 6.7 实验结果表明，要使杠杆平衡，需要满足以下条件： 分析论证 动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2 分析表中的数据，找出它们之间的关系。 实验结论 知识二 杠杆的平衡条件 （1）杠杆在水平位置静止的目的是： 一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出_______。 （2）多次测量获得多组实验数据的目的是： 避免偶然性，获得普遍性的结论。 （3）在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。 （4）读数时，杠杆仍要保持处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。 交流与评估 调节平衡螺母 不能调节 平衡螺母 力臂 知识二 杠杆的平衡条件 （5）使用弹簧测力计进行实验 在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。 读出动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2之，也可获得实验数据。 o l1 F2 F1 知识二 杠杆的平衡条件 乙 甲 l2 ∟ 弹簧测力计一定沿_____方向施加力。 l1 如图甲所示，弹簧测力计沿竖直方向施加力时，力臂l1=10cm，可以直接读出。 如图乙所示，弹簧测力计不沿竖直方向施力，力臂为l2， l2 ＜l1= 10cm，不能直接从杠杆上读出。 竖直 知识二 杠杆的平衡条件 3. 杠杆的平衡条件 （1）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 或变形式: 即：作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比。 （2）注意： 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（cm或m）。 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。 这就是阿基米德发现的杠杆原理. 知识三 生活中的杠杆 杠杆分类 力臂关系 力的大小关系 省费距离情况 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 F动＜F阻 F动＞F阻 F动=F阻 l动＞l阻 l动＜l阻 l动=l阻 费距离 省距离 不省距离 也不费距离 1. 杠杆的分类 知识三 生活中的杠杆 2. 分析省力杠杆 如图所示，动力臂 l1大于阻力臂l2 ，动力 F1小于阻力F2，即省力。动力作用点移动的距离AAʹ大于阻力作用点阻力移动的距离BBʹ ，即费距离。 F1 F2 l1 l2 知识三 生活中的杠杆 3. 分析费力杠杆 甲图所示是赛艇的船桨，乙图是船桨的杠杆模型。 划船时船桨绕着支点O转动，手的作用力F1为动力，作用点为A点；水对船桨的力F2为阻力，作用点为B点。因为动力臂l1小于阻力臂l2，所以是费力杠杆，但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。 甲 乙 丙 知识三 生活中的杠杆 4. 分析等臂杠杆 如图所示的等臂杠杆，动力臂l1等于阻力臂l2，动力F1等于阻力F2；使用时，动力作用点移动的距离等于作用点阻力移动的距离，不省距离也不费距离。 视频小结 ——《杠杆》 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 【例题1】有关杠杆的说法正确的是（　　） A．作为杠杆一定要有支点，而且支点一定在杠杆上，杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的 B．杠杆的长度一定等于动力臂与阻力臂之和 C．使用杠杆可以省力，有的杠杆既可省力，又可省距离 D．从杠杆的支点到动力作用点的距离叫做动力臂 A A．杠杆一定有支点，而且支点一定在杠杆上；杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的，但杠杆一定是硬棒，故A正确； B．力臂是指支点到力的作用线的垂线段，因此动力臂与阻力臂之和不一定等于杠杆的长度，故B错误。 C．杠杆分省力杠杆，费力杠杆，等臂杠杆，既省力又省距离的杠杆是没有的，故C错误； D．力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，故D错误。 故选A。 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 【例题2】图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂L2。 据杠杆的平衡条件，力最小，则力臂最大，连接OB为最大力臂，过B点作垂直于OB向上的力F1即为最小力；将F2的作用线反向延长，过O点作力F2的作用线的垂直线即为力臂L2。如图所示。   典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 【例题3】如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（　　） A．F的大小为物重的2倍 B．物重增加5N，F的大小也增加5N C．物体悬挂点右移，拉力F会增大 D．将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小 C　 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 A．由图知，OA=AB，阻力臂为动力臂的一半，根据杠杆的平衡条件可知F×OB=G×OA，由于OB=2×OA，所以拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误； B．若物重增加5N，根据杠杆的平衡条件得，（F+ΔF）×OB= （G+5N）×OA 解得ΔF=2.5N； 故B错误； C．当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大， 动力臂不变，则动力F将变大，故C正确； D．保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至 虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故D错误。 故选C。 1. 力臂作图（画力臂的方法） （1）找到支点，确定力的作用点和方向；（2）作出力的作用线；（3）从支点向力的作用线作垂线段；（4）标出力臂。 2. 画力臂的注意事项 （1）力的作用点一定在杠杆上，但力臂不一定在杠杆上。对于直杠杆而言，当力的作用线垂直于杠杆时，力臂与杠杆重合。 （2）当表示力的线段比较短时，可将力的作用线延长，延长部分要用虚线表示。 （3）力臂通常有三种表示方法。 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 3. 最小力作图 找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最大力臂。 （1）如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂； 典例剖析 一、杠杆 杠杆作图 （2）如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。 典例剖析 二、探究杠杆平衡条件 【例题4】在探究杠杆平衡条件的实验中： （1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。 由表中数据可得， F1、F2、l1、l2之间的关系式是__________； F1 l1 =F2l2 　 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 3.0 5.0 1.5 10.0 2 2.0 15.0 2.0 15.0 3 1.0 25.0 2.5 10.0 …… …… …… …… …… 典例剖析 二、探究杠杆平衡条件 （2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是________N； ②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。 3　 见解析　 典例剖析 二、探究杠杆平衡条件 （1）分析数据，第一次实验 F1l1=3N×5cm=F2l2=1.5N×10cm 第二次实验 2N×15cm=2N×15cm 第三次实验 1N×25cm=2.5N×10cm  由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为F1l1=F2l2 （2）杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，右侧挂了4个钩码，总质量为200g，四个钩码重力为 G=mg=0.2kg×10N/kg=2N 即F拉=2N  根据图甲可知，由F1l1=F2l2 可知，弹簧测力计的大小为 （3）杠杆再次平衡时：2N×15cm=1.5N×l2 解得l2=20cm。 根据力与力臂的关系画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如图所示： 典例剖析 二、探究杠杆平衡条件 实验注意事项 1. 在挂钩码时，左、右两侧钩码数量一般不要相同。 2. 实验过程中，不能再调节杠杆两端的平衡螺母，否则会破坏杠杆原来的平衡。 3. 实验时让杠杆在水平位置平衡的目的：让杠杆的重心刚好在支点，以消除杠杆的重力对实验的影响，且便于测量力臂。 典例剖析 三、杠杆平衡条件的应用 【例题5】俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。 （1）图乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小； 典例剖析 三、杠杆平衡条件的应用 （2）图丙所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。 典例剖析 三、杠杆平衡条件的应用 （1）如图1所示，O为支点，重力的力臂为lA，F1的力臂为lB 根据杠杆平衡条件F1lB=GlA可得 （2）小京手扶栏杆时抽象成的杠杆模型如图2所示， O为支点，重力的力臂为lA′，F2的力臂为lB ′ 根据杠杆平衡条件F2lB′=GlA′可得   由图可知 lA′<lA，lB′=lB；所以F2<F1 【例题6】如图所示，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。若将两边的钩码同时向外移动1格，那么杠杆（ ） A．右边向下倾斜 B．左边向下倾斜 C．仍保持水平位置平衡 D．无法确定杠杆是否平衡 B 典例剖析 三、杠杆平衡条件的应用 设一个钩码的重为G，杠杆一格的长度为l，若将两边的钩码同时向外移动1格，则左端力和力臂的乘积为3G×3l=9Gl 右端力和力臂的乘积为 2G×4l=8Gl 左端乘积较大，所以左边向下倾斜，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤 1. 转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型； 2. 标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂； 3. 计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。 典例剖析 三、杠杆平衡条件的应用 【例题7】如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆 B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆 D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N D 典例剖析 四、杠杆分类 典例剖析 四、杠杆分类 A．向下拉绳放下空桶时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误； B．向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知 G石·OA=（G桶+F）·OB 即40N×1.2m=（20N+F）×0.6m 解之可得：F=60N，故B错误； C．向上拉绳提起装满水的桶时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误； D．向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知： G石·OA=（G桶+G水-Fˊ）·OB 即40N×1.2m=（20N+100N-Fˊ）×0.6m 解得Fˊ=40N，故D正确。故选D。 判断杠杆种类的方法 1. 通过动力臂和阻力臂的大小关系判断：对于较复杂的杠杆，可先在图上找到动力臂和阻力臂，然后比较力臂的大小关系； 2. 从应用目的上进行判断：省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，以达到省力的目的，而费力杠杆在阻力不大的情况下使用，目的是省距离。 典例剖析 四、杠杆分类 第2节 跨学科实践： 制作简易杆秤 第十二章 简单机械 单元复习 知识一 制作简易杆秤 1. 杆秤的组成 由带有秤星的秤杆、秤砣（砝码）、秤盘、提纽等组成。称量时将被称物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆水平平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。 知识一 制作简易杆秤 G秤 G砣 G秤 G物 G砣 C 2. 杆秤的刻度原理 如图所示，O为支点，C为秤盘，A为定盘星（0刻度线位置），B为秤杆和秤盘的整体重心位置。当杆秤空盘水平平衡时： G砣lOA＝G秤lOB　……① 当秤盘装一重物，秤砣移到D处，秤杆水平平衡时： G砣lOD＝G物lOC＋G秤lOB ……② 由①②式得：______________，因为m砣与lOC为定值，所以m物与lAD成正比，说明杆秤的刻度是均匀的。根据此原理，可以确定杆秤的分度值，并画出刻度线。 m物lOC＝m砣lAD 知识一 制作简易杆秤 3. 制作简易杆秤需要的材料和工具 ①木质秤杆：木材需经过阴干处理，以减少水分含量，提高稳定性和耐久性。也可以使用长筷子、粗细均匀的长木棍。 ②秤砣：石头、20 g钩码、螺母等重物，重量可根据需要调整。 ③秤盘：蛋糕纸盘、盖子、小塑料筐、小盆等。 ④砝码：用于校准杆秤的准确性。砝码的质量应准确无误，以便在制作过程中调整秤砣的位置和质量。 ⑤其他辅助材料：如线绳等，用于系秤盘、秤砣和提纽。 知识一 制作简易杆秤 4. 确定杆秤的零刻度线位置 ①理解杆秤零刻度的含义： 所称质量为0、秤杆水平平衡时秤砣悬挂的位置即为杆秤的零刻度（也就是定盘星）。 ②确定杆秤零刻度线的方法： 秤盘内不放物体，使秤杆水平平衡，把秤砣在秤杆上悬挂的位置标为零刻度线（图中O点）。 知识一 制作简易杆秤 5. 标注其他刻度线 （1）在秤盘内放置已知质量的物体（如50g砝码），秤杆水平平衡时，把秤砣在秤杆上悬挂的位置标上对应的质量就可以了（图中C点）。 50 （2）用长刻度尺测量秤杆的纸带上零刻度线和50 g质量刻度线之间的距离，并在它们平分n等份，就得出每一格表示的质量数。 （3）再将秤杆的纸带上没有标记刻度的部分画上相同距离的刻度线，做好标记。 知识一 制作简易杆秤 6. 提高杆秤称量精确度的方法 提高杆秤称量精确度，指在测量的质量不变时，应使刻度间的距离大些，即力臂l1变大。如图所示，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知：当F2、l2不变时，使用重力较小的秤砣，可以使l1增大。当F1、F2不变时，增大提钮到秤盘之间的距离l2，也可以使l1增大。 提高杆秤称量精确度的方法有： ①使用重力较小的秤砣； ②增大提钮到秤盘之间的距离。 注意：因杆秤长度有限，移动提钮后，在精度增加的同时测量范围会变小。 知识一 制作简易杆秤 7. 增大杆秤量程的方法 增大杆秤的量程，指杆秤能够称量质量更大的物体，即F2最大。如图所示，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知： 当l2、l1不变时，使用重力较大的秤砣，可以使F2增大。 当F1、l1不变时，减小提钮到秤盘之间的距离l2，也可以使F2增大。 增大杆秤量程的方法： （1）增加秤砣的重力； （2）减小提钮到秤盘之间的距离； （3）增加秤杆长度。 注意：更改砝码、更改提钮位置、更改杆秤长度后，都需要重新确定定盘星的位置。 典例剖析 一、制作简易杆秤 【例题1】杆秤曾是主要的度量工具，同时它还承载着公平公正的象征意义。某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤，如图所示，AB=5cm，AD=55cm，秤砣的质量为0.5kg。使用时将货物挂在秤钩上，用手提起B处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D 点。秤杆和秤钩的质量忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．杆秤的实质是省力杠杆 B．杆秤D 点应标定出刻度值为5.5kg C．如果要增大杆秤的量程可将提纽 B向A点移动 D．如果秤砣磨损一部分，用它称得 的物体质量小于物体的实际质量 C 典例剖析 一、制作简易杆秤 A．由图知，B点是支点，杠杆水平平衡时，动力臂和阻力臂分别为BC和AB，若BC大于AB，则为省力杠杆，若BC小于AB，则为费力杠杆，故A错误； B．根据杠杆平衡可得G×AB=G砣×BD 故 杆秤D点应标定出刻度值为5kg，故B错误； C．根据 m砣一定，如果要增大杆秤的量程，应增大BD，同时减小AB，故可将提纽B向A点移动，故C正确； D．当秤砣磨损后，自身质量变小，重力就变小，由于物体的重力和力臂不变，则秤砣对应的力臂就必须变长，才能使杠杆平衡，所以显示的示数就要变大，所以用它称得的物体质量大于物体的实际质量，故D错误。 故选C。 典例剖析 一、制作简易杆秤 【例题2】杆秤（图甲）是我国古老的测量质量的工具，曾是商品流通中的主要度量工具，同时它还有着公平公正的象征意义，至今仍有很多人使用。有同学动手制作量程为0~20g的杆秤（图乙）。 【制作步骤】 ①做秤杆：选取一根筷子，A处固定悬挂上秤盘，B处系了一根细绳作为提纽； ②标零线：将5克的砝码挂到提纽的右边作为秤砣，手提提纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置平衡， 在秤砣所挂的位置标上“0” 刻度； ③定刻度：…… 典例剖析 一、制作简易杆秤 【交流评价】 （1）杆秤是根据__________原理制成的； （2）图甲中，杆秤有两个提纽，使用提纽_____（选填“1”或“2”）时的量程更大； （3）步骤②标零线时秤杆出现左低右高现象，秤砣应往_____侧移动，使杆秤调至水平位置平衡；悬挂的秤盘质量不同_____（选填“会”或“不会”）影响“0”刻度的位置； （4）若秤砣长时间使用出现磨损，那么使用该杆秤，测量结果将_____。（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”） 偏大 杠杆平衡 2 右 会 典例剖析 一、制作简易杆秤 （1）根据杆秤的工作原理可知，其是利用杠杆平衡原理制成的。 （2）杆秤利用了杠杆平衡原理，若物体的重力为G物，秤砣的重力为G砣，提纽到秤钩的距离为l1，且为G物的力臂，提纽到秤砣的距离为l2且为G砣的力臂，由杠杆的平衡条件可知满足关系 由图可知，将秤砣置于最远处时，使用提纽2，则l1减小而l2增大，此时G物变大，即使用提纽2杆秤的量程更大。 （3）杆秤出现左低右高现象，根据杠杆平衡原理，右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积，所以向右移动秤砣，增大动力臂，可以达到水平平衡。 根据杠杆平衡原理，悬挂的秤盘质量不同会影响“0”刻度的位置。 （4）若秤砣长时间使用出现磨损，会导致秤砣质量偏小，那么使用该杆秤，根据杠杆平衡条件，其力臂会增大，则测量结果将偏大。 第3节 滑轮 第十二章 简单机械 单元复习 知识一 定滑轮和动滑轮 1. 定滑轮 （1）定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。 （2）定滑轮的特点 不省力F=G；不省距离s=h ；能改变力的______。 （3）定滑轮的实质——等臂杠杆 如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。它实质上可以看成是能够连续转动的等臂杠杆；所以使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 方向 知识一 定滑轮和动滑轮 （4）用平衡力的知识研究定滑轮的特点 分析：如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G。 物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。 F G 结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向. 知识一 定滑轮和动滑轮 2. 动滑轮 （1）动滑轮：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。 （2）动滑轮的特点： 省力F＜G；费距离s绳=2h物，不能改变力的______。 方向 （3）动滑轮的实质——动力臂是阻力臂2倍的杠杆 如图所示，定滑轮O为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。 知识一 定滑轮和动滑轮 （4）用平衡力的知识研究动滑轮的特点 F F G G动 同一根绳上的两个拉力相等 在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。 由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。则： 2F＝G，F 若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足： 2F＝（G+G动），拉力 F 知识二 滑轮组 1. 滑轮组的特点 （1）滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。 （2）滑轮组的特点： ①拉力F的大小与动滑轮相连的绳子段数n有关。 不计动滑轮重、绳重和摩擦：F 不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：F__________ ②拉力F（绳子自由端）移动距离 s 是物体上升高度 h的n倍，即：s=_____h ③绳子自由端的速度是物体升高速度的n倍，即: v绳=_____v物 F n n 2. 滑轮组的组装 （1）确定绕绳的有效段数 根据 F可得绳子的有效段数为n ，也可以根据 得n，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。 （2）绕绳方式的判断——“奇动偶定” 依据“__________”的原则判断。当n为奇数时，绳子的起始端拴在_____滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端拴在_____滑轮的挂钩上。 奇动偶定 动 定 知识二 滑轮组 （3）动滑轮个数的确定 当需要n段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数N为 ①_______（n为奇数时）；②____（n为偶数时） （4）定滑轮个数的确定 ①施力方向与物体运动方向相同 a. n为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个； b. n为奇数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。 ② 施力方向与物体运动方向相反 a. n为偶数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同； b. n为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个。 n=5（奇数） 动滑轮的个数为 ： =2（个） 定滑轮的个数与动滑轮的相同，N=2 n=5 知识二 滑轮组   定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示         F与G的关系 F＝G/2 s与h的关系 s＝3h 特点 F G F＝G s＝h 不省力不省距离 能改变力的方向 F＝（G+G动） s＝2h 省力、费距离， 不能改变力的方向 F＝（G+G动） s=nh（n为动滑轮上绳子段数） 省力、费距离，能否改变 力的方向和绕线方式有关  G F 比较滑轮 —定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较 (不计绳重、摩擦) 视频总结 ——《滑轮的几种使用方法分析》 1. 轮轴 （1）轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴。 （2）轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。 支点在轴心O，_____R是动力臂，_______r阻力臂。 由杠杆的平衡条件得FR=Gr，因为R>r，所以 F<G。 当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离；当动力作用在轴上时，轮轴是一个费力杠杆，但省距离。 轮半径 轴半径 知识三 轮轴和斜面 2. 斜面 （1）斜面：斜面是与水平面成一定角度的的平面。 （2）斜面的特点 如图，把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用力F拉上去的过程中： 根据功的原理，若不计斜面和物体间的摩擦力，则有： Fl =Gh，则沿斜面向上的推力： 如果不计摩擦，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_____的简单机械。 因为斜面长l大于高h，所以使用斜面时要费______。 力 距离 知识三 轮轴和斜面 典例剖析 一、定滑轮与动滑轮 【例题1】如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两人用力一样大 B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离 C．乙用力比甲小 D．甲乙使绳索移动的距离相等 C AC．由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物重，乙的拉力等于物体重力的1/2，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确； BD．将同一物体拉到楼顶，即物体上升高度相同，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。故选C。 典例剖析 一、定滑轮与动滑轮 【例题2】如图所示，拉力F1和F2分别经过滑轮A和B使重为10牛的同一物体沿水平方向做匀速直线运动，若物体与水平面间的滑动摩擦力大小为5牛，则F1的大小为 牛。F2的大小为 牛，如果F2的作用点的运动速度为2米/秒，则物体的运动速度为 米/秒。（不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦） 1 5 2.5 典例剖析 一、定滑轮与动滑轮 不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦，由图可知，A为定滑轮，所以拉力F1=f=5N B为动滑轮，所以拉力 物体的运动速度为 1. 判断滑轮类型的方法 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 2. 用平衡法分析动滑轮受力情况 不考虑绳重、摩擦，考虑滑轮重力时拉力、物重 与滑轮自重三者的关系如图所示。由图可知，动滑轮 静止或匀速直线运动时，滑轮在竖直方向上处于平衡 状态，则 2F=G物+G动 典例剖析 一、定滑轮与动滑轮 典例剖析 二、滑轮组及其绕绳方式 【例题3】在如图的滑轮组中画出最省力的绕线方式，并标明拉力F。 如图所示，以内部的动滑轮为起点，这样可以使有效承担物重的绳子段数达到最大值5，这种绕线方式最省力。 1. 滑轮组中末段绳子的作用 滑轮组中绳子段数n为动滑轮上承担物重的绳子段数，最后那段从下面动滑轮拉上去的绳子承担物重，如图乙所示；而从上面定滑轮拉下来的那段绳子只起到改变力的方向的作用，不承担物重，如图甲所示。 典例剖析 二、滑轮组及其绕绳方式 2. 滑轮组的组装 （1）确定绕绳的有效段数：根据F=G/n可得绳子的有效段数为n=G/F，也可以根据s=nh得n=s/h，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。 典例剖析 二、滑轮组及其绕绳方式 （2）绕绳方式的判断—“奇动偶定”： 如图甲所示，承重绳的股数n是偶数时，绳的起始端拴在定滑轮的挂钩上。 如图乙所示，承重绳的股数n是奇数时，绳的起始端拴在动滑轮的挂钩上。 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 【例题4】如图所示的滑轮组匀速提升20N的重物，绳子自由端的拉力是15N，不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重5N B．若使用该滑轮组匀速提升10N的重物， 绳子自由端的拉力F为10N C．若物体升高0.5m，则绳子自由端移动1.5m D．若绳子自由端的速度为0.2m/s，物体移动的速度为0.4m/s B A．不考虑绳重与摩擦，有 =10N 故A错误; B．物体重10N时，绳子自由端的拉力为 故B正确； CD．因为两段绳子与动滑轮接触，故在相等的时间内，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，即绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍。故CD错误。故选B。 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 【例题5】工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求： （1）动滑轮的重力； （2）钢绳自由端移动的距离； （3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 （1）由图示可知，滑轮组承担重量的绳子股数为n=3，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，由 F可得，动滑轮的重力 G动＝3F-G＝3×300N-800N＝100N （2）建材上升的高度为6m，则钢绳自由端移动的距离 s＝3h＝3×6m＝18m （3）滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，当所运送 建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力为 F = 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 1. 分析计算理想状态下滑轮组的问题 理想状态下，是指不考虑绳重、动滑轮重及摩擦，所以可以直接使用公式F=G/n，s=nh，v绳=nv物进行相关分析计算。 2. 分析计算非理想状态下滑轮组的问题 在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用 ，但s=nh，v绳=nv物仍可以继续使用。 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 3. 水平方向滑轮组的分析计算 使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即F拉= f/n。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为v绳=nv物 。 4. 反向滑轮组的受力分析 较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解。 典例剖析 三、有关滑轮组的计算 典例剖析 四、斜面与轮轴 【例题6】如图甲所示，方向盘相当于一个轮轴，若F2＝200N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F1＝ N；如图乙所示，将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个_____（选填“杠杆”、“滑轮”或“轮轴”），属于____（选填“省力”或“费力”）机械。 20 省力 轮轴 由题知，F2＝200N，盘的半径R＝20cm，轴的半径r＝2cm，轮轴的实质是杠杆的变形，根据杠杆的平衡条件可得 F1R＝F2r F1× 20cm= 200 × 2cm 所以F1 = 20N 钥匙相当于一个轮轴；钥匙插入钥匙孔的部分是轴，手握的位置是轮，因为动力作用在轮上，所以钥匙属于省力机械。 典例剖析 四、斜面与轮轴 1. 斜面具有省力的特点，但同时也会增加运动的路程或距离‌。例如，盘山公路、螺丝钉等。 2. 轮轴相当于一个杠杆，轮半径大于轴半径，因此动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。但使用时也会增加转动的距离。应用‌：汽车方向盘、门把手、自行车把等。 典例剖析 四、斜面与轮轴 第4节 机械效率 第十二章 简单机械 单元复习 知识一 有用功和额外功 1. 机械的三种功（以用动滑轮提升钩码进行分析） （1）有用功：在第二次实验中，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叫作有用功，用W有用表示。 （2）额外功：用动滑轮提升钩码时，我们还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，这部分功叫作额外功，用W额外表示。 （3）总功：弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。若使用机械提升重物，则总功指动力做的功，即W=Fs。 W总=W有用+W额外 知识二 机械效率 1. 机械效率 （1）机械效率 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。 （2）计算公式：机械效率 η= （3）理解机械效率 ①物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好。 知识二 机械效率 ②机械效率只有大小，没有单位。 ③机械效率总小于1。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。 ④机械效率的高低与省力情况无关。 机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。 知识二 机械效率 2. 滑轮组的机械效率 （1）滑轮组竖直提升物体 如图，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。 = 不计绳重、摩擦时： = = 由公式可知：当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。 知识二 机械效率 （2）滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重） 使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， 为绳子自由端移动的距离，为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子股数。 = = = f摩擦力 f摩擦力 知识二 机械效率 3. 斜面的机械效率 如图所示，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。 = 则有用功为： 总功为拉力所做的功： 额外功为克服斜面与物体之间的摩擦力做的功： 知识二 机械效率 4. 杠杆的机械效率 如图所示，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。 则有用功为： 总功为拉力所做的功： 为克服杠杆自重及摩擦力做的功 知识三 测量滑轮组的机械效率 设计和进行实验 （1）实验原理： （2）实验仪器及作用 ①弹簧测力计的使用与读数： 实验时用弹簧测力计沿_____方向匀速拉动绳子，此时拉力大小等于弹簧测力计的示数。 ②刻度尺测量钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离。 （3）测量的物理量： 拉力F及移动的距离s；物重G及升高的距离h。 竖直 知识三 测量滑轮组的机械效率 （1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入后面的表格中 。 （2）按照图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。 （3）缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入下表。 实验过程 知识三 测量滑轮组的机械效率 （4）算出有用功W有、总功W总、机械效率并填入表格。 改变钩码的数量，重复上面的实验；改变（增大）动滑轮的重力，重复上面的实验。 次数 钩码所受的 重力G/N 提升的 高度h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 总功 W总/J 机械 效率η 1 2 3 4 5 【实验表格】 知识三 测量滑轮组的机械效率 （1）由1、2、3次实验可知，对同一个滑轮组来说，物重越大，机械效率越高； 次数 钩码所受的 重力G/N 提升的 高度h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 总功 W总/J 机械 效率η 1 1.5 0.4 0.6 0.7 1.2 0.84 71% 2 3 0.4 1.2 1.2 1.2 1.44 83% 3 4.5 0.4 1.8 1.7 1.2 2.04 88% 4 1.5 0.3 0.45 0.7 0.9 0.63 71% 5 1.5 0.3 0.45 0.8 0.9 0.72 62.5% 【分析论证】 （2）由1、4次实验可知，物重相同时，提升高度不同，机械效率大致相同。 （3）由4、5两次实验可知，在物重相同时，动滑轮重越大，机械效率越低。 注意：第5次实验增大了动滑轮的重力 知识三 测量滑轮组的机械效率 大量的实验表明： 实验结论： 滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关；对同一个滑轮组来说物重越大，机械效率越高；在物重相同时，动滑轮重越大，机械效率越低；在物重相同时，机械摩擦和绳重越大，机械效率越低。 知识三 测量滑轮组的机械效率 （1）实验时拉力的方向应尽量__________，应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。 （2）确定绕线方式与承担重物绳子的段数n： 与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数，如图所示，n=3，用“奇动偶定法”确定绕线方式。 （3）影响滑轮组机械效率的因素： 物体的 、动滑轮的_____、绳子与滑轮之间的摩擦力。与绳子的绕法、提升的高度、绳子段数____。 竖直向上 匀速移动 重力 重力 无关 交流与评估 知识三 测量滑轮组的机械效率 （4）动滑轮重力、物重相同时，所测机械效率不同的可能原因：绳子与滑轮或滑轮与轴之间的_______不同。 （5）可以不用刻度尺测量距离，用下列公式计算，也能得出机械效率。 ×100% 摩擦 交流与评估 知识三 测量滑轮组的机械效率 （6）提高机械效率的方法 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 同一机械，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大. 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力. 有用功不变时，减小提升机械时做的额外功，可提高机械效率. 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低. 改进机械结构，使其更合理、更轻巧. 对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态. 被提升 物体的重力 机械自身 的重力 机械转动 部件间的摩擦 课堂总结 ——《第3节 机械效率》 典例剖析 一、有用功、额外功和总功 【例题1】如图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的 角度分析，两种方法_______ 一定相同，______可能不同 （选填“有用功”或“总功”）。 总功 有用功 两种方法中，物体重力G相同、被提高的高度h也相同，由W=Gh可知，两种方法有用功一定相同，而两种方法中，人对物体的作用力大小无法确定，所以所做的总功无法确定，所以总功可能不同。 典例剖析 一、有用功、额外功和总功 【例题2】用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等 B．滑轮组的机械效率相同 C．拉力对滑轮组所做的功不相等 D．拉力对滑轮组所做的功的功率 不相等 B 典例剖析 一、有用功、额外功和总功 A．甲滑轮组中动滑轮上有2段绳子，则拉力 F1= ， 乙滑轮组中动滑轮上有3段绳子，则拉力 F2= ，所以 F1＞F2 ，故A错误； BC．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，不计绳重及摩擦时，滑轮组的额外功相等W额＝G动h，均等于克服动滑轮重力做的功；做的有用功也相等W有用＝G物h，则滑轮组的机械效率相等，故B正确； D. 拉力做的总功相同，所以在相同时间内拉力对滑轮组所做的功的功率也相等，故D错误。 故选B。 分析功的三项注意 1. 动力做的功为总功，机械对物体做的功为有用功。 2. 分析滑轮组提升重物所做的有用功时，只考虑物重和提升的高度，不必考虑做功的路径、方式。 3. 分析额外功时，凡是克服机械本身的摩擦力而做的功，或克服机械本身重力而做的功都是额外功。 典例剖析 一、有用功、额外功和总功 典例剖析 二、机械效率 【例题3】关于功、功率和机械效率，下列说法正确的（ ） A．通过减小机械的摩擦，可使机械效率达到100% B．某机械做功的功率越大，其机械效率越高 C．某机械所做的有用功越多，其机械效率就越高 D．机械效率越高的机械，做功时有用功和额外功的比值越大 D 典例剖析 二、机械效率 A．减小机械的摩擦，可以减小额外功，但不可能不做额外功，机械效率永远小于100%，故A错误； B．功率是指机械做功的快慢，机械效率是有用功在总功中所占的比值，机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故B错误； C．机械所做的有用功越多，总功也就越多，有用功在总功中所占的比值不一定就高，因此机械效率不一定越高，故C错误； D．机械效率越高，有用功在总功中所占的比例越大，额外功在总功中的比例就越小，有用功和额外功的比值越大，故D正确。 故选D 【例题4】下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（　　） A．增大摩擦 B．增大定滑轮重力 C．增大动滑轮重力 D．增大被提升物体重力 A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故A不符合题意； B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，故B不符合题意； 典例剖析 二、机械效率 D C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故C不符合题意； D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，故D符合题意。 故选D。 典例剖析 二、机械效率 【例题5】如图所示，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m。下列说法正确的是（ ） A．克服物体重力做功7.2 J B．额外功为1.8 J C．物体受到的摩擦力为2.25 N D．斜面的机械效率为37.5 % C 典例剖析 二、机械效率 A. 克服物体重力做功： W有=Gh=15N×0.3m=4.5J，故A错误； B. 拉力做的总功：W总=Fs=6 N×1.2 m=7.2 J， 则额外功：W额＝W总-W有＝7.2 J-4.5 J=2.7J，故B错误； C. 物体受到的摩擦力：f=W额/s=2.7J/1.2m=2.25N，故C正确； D. 斜面的机械效率：η=W有/W总=4.5J/7.2J=62.5%，故D错误。 所以选C 1. 理解机械效率的三点注意 （1）机械效率越高，这个机械的性能就越好。 （2）机械效率的高低与是否省力、具体做功的多少、物体提升高度与速度等无关。 （3）由=可知，若额外功一定，则有用功越大，机械效率η越高。 典例剖析 二、机械效率 典例剖析 二、机械效率 2. 区别功率和机械效率 功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面，功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 （1）机械效率和功率之间没有任何关系。 （2）比较功率大小时要同时考虑功和时间。 （3）在比较机械效率的大小时，只考虑有用功或只考虑总功都是错误的。 典例剖析 三、滑轮组的机械效率 【例题6】用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等 B．滑轮组的机械效率相同 C．拉力对滑轮组所做的功不相等 D．拉力对滑轮组所做的功的功率 不相等 B 典例剖析 三、滑轮组的机械效率 A．甲滑轮组中动滑轮上有2段绳子，则拉力 F1= ， 乙滑轮组中动滑轮上有3段绳子，则拉力 F2= ，所以 F1＞F2 ，故A错误； BC．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，不计绳重及摩擦时，滑轮组的额外功相等W额＝G动h，均等于克服动滑轮重力做的功；做的有用功也相等W有用＝G物h，则滑轮组的机械效率相等，故B正确； D. 拉力做的总功相同，所以在相同时间内拉力对滑轮组所做的功的功率也相等，故D错误。 故选B。 【例题7】如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在300N的拉力作用下，使质量为63kg的建筑材料以0.2m/s的速度匀速竖直上升，不计绳重和摩擦，求： （1）请你画出滑轮组的绕线； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）动滑轮的重力。 典例剖析 三、滑轮组的机械效率 （1）建筑材料的重力G=mg=63kg×10N/kg=630N 不计绳重和摩擦，根据F＝ （G＋G动）可知， 承担物重的绳子段数 由此推测承担物重的绳子段数n为3，滑轮组的连接方式如图： （2）拉力的功率 P=W/t=Fv=300N×3×0.2m/s=180W （3）由题意可知，滑轮组的机械效率 ＝70%. （4）根据 F=（G＋G动）/n可知，动滑轮的重力 典例剖析 三、滑轮组的机械效率 计算滑轮组机械效率的方法一般有三种： （1）分别求出W有、W总，计算公式： （2）已知绕绳方式，计算公式：= （3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，计算公式： = 典例剖析 三、滑轮组的机械效率 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 【例题8】小明“测滑轮组机械效率”的实验，用图甲所示的装置匀速提起重物，并做了如下实验记录： （1）对小明的实验记录进行有关分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的，其表现在于______； （2）小明重做实验，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你计算该滑轮组的机械效率为______； （3）如果增加钩码，此滑轮组的机械效率将______ （选填“变大”“变小” 或“不变”）。 变大 钩码重 G（N） 钩码上升的 高度h（m） 测力计拉力 F（N） 测力计移动 的距离s（m） 2 0.1 0.4 0.3 实际机械效率大于100% 83.3% （1）由表格中数据得，滑轮组的有用功为 W有=Gh=2N×0.1m＝0.2J 总功为W总=Fs=0.4N×0.3m=0.12J 机械效率为＝167%＞100%. 故实验结果违背物理规律。 （2）由图得，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为0.8N， 总功为Wʹ总=Fs=0.8N×0.3m=0.24J 机械效率为＝83.3%. （3）如果增加钩码，此滑轮组的有用功增大，额外功不变，机械效率将变大。 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 【例题9】小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表。分析表中数据，回答： （1）表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______，改为______； （2）第2次实验中滑轮组的机械效率是______； 实验 次数 物重 G/N 物体上升的高度h/cm 弹簧测力计的实数F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 15 3 6 8 2.5 26 26 24 80% 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 （3）滑轮组的机械效率与_______________无关； （4）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示， ①小红多使用一个滑轮，目的是____________； ②小明和小红使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率______（选填“相同”或“不相同”），理由是 ____________________________。 有用功和额外功相同 物体上升的高度 改变拉力的方向 相同 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 （2）由表中实验数据可知，第2次实验时，滑轮组的机械效率 （3）由表中实验数据可知，使用同一滑轮组，提升钩码的重力相同而提升的高度不同，滑轮组效率相同，由此可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度无关。 （4）由实验装置知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向。 这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功与额外功都相同，因此总功相同，则机械效率不变。 1．影响滑轮组机械效率的因素 滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh（n为与动滑轮相连绳子的段数）。则滑轮组的机械效率 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G动，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为 由该式可知，对于同一滑轮组(G动一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 = = 典例剖析 四、测量滑轮组的机械效率 2．提高滑轮组机械效率的方法 （1）减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 （2）增大有用功在总功中所占的比例。在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 （3）换用最简单的机械。 典例剖析 二、机械能转化与守恒 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$