第十二章 简单机械 知识清单-------2025-2026学年人教版物理八年级下学期

第十二章 简单机械 第1节 杠杆 一、杠杆 1.定义：一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。 2.一根硬棒成为杠杆的条件： （1）要有力的作用； （2）能绕着固定点转动； （3）是硬的，受力不发生形变或不易发生形变。 3.杠杆是一种常用的简单机械 杠杆在生活中很常见，用筷子夹菜时，筷子就是杠杆。修剪花草的园艺剪刀是杠杆，用天平称量时也在使用杠杆，杠杆形状各异，可以是直的，也可以是弯的。 二、杠杆五要素 1.杠杆五要素：支点O、动力F1 、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2 支点：杠杆可以绕其转动的点，用“O” 表示 动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“L1”表示 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用“L2”表示 三、杠杆五要素的几点说明 （1）作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的，动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的，但动力和阻力的方向不一定相反。 （2）力臂不一定在杠杆上，当力的作用线不垂直于杠杆时，力臂与杠杆不重合。 （3）支点一定在杠杆上，动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧。 （4）当力的作用线恰好通过支点时力臂为零，这个力不能使杠杆转动。 四、力臂的画法 （1）确定支点O。 先假设杠杆转动， 则杠杆上相对静止的点即为支点。 （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分别画直线或反向延长线，即动力、阻力的作用线。 （3）画出动力臂和阻力臂，并标注。 从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称。 （4）当表示力的线段比较短时，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。力臂是支点到力的作用线的距离，即支点到力的作用线的垂线段。 注意延长部分要用虚线表示 （5）已知力臂画力 首先确定动力作用线，其次确定动力作用点，最后确定动力的方向。 五、杠杆的平衡条件 当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，杠杆处于平衡状态。 实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂， 或写为: 杠杆最小力问题：请分析图中杠杆什么时候动力最小。 解析：阻力和阻力臂是固定的，根据杠杆平衡的条件可知，只要此时的动力臂最大，则动力就最小。当力的作用点到杠杆支点的距离作为力臂时，力臂是最大的，所以最小力的作用点在B点，且最小力垂直于OB，方向向上。 杠杆匀速转动是不是平衡状态 是平衡状态。物体要处于平衡状态，必须满足以下两个条件：在共点力的作用下 物体所受的合力为零，即加速度a=0；物体所受的合力矩要为零，即角加速度等于0，（转动平衡）只要满足以上两个条件，不论物体运动否，都是平衡状态。 当物体受到的力或力的作用线交于同一点时，称这几个力为共点力。物体在共点力的作用下，相对于地面处于静止或匀速直线运动时，称为共点力作用下物体的平衡。当物体在外力作用下相对于地面处于静止或可绕某一固定转轴转动时，称为具有固定转动轴物体的平衡。当物体在非共点力的作用下处于平衡状态，称为一般物体的平衡。 六、杠杆的分类 1.等臂杠杆：动力臂与阻力臂相等的杠杆是等臂杠杆。 2.省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆。 特点：这类杠杆虽然省力，但是动力作用点移动的距离却比阻力作用点移动的距离大，省了力，却费了距离。 3.费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆。 特点：费力但省距离。 4.生活中的杠杆： 费力杠杆：钓鱼杆、缝纫机脚踏板、镊子、人的前臂、理发剪刀、面包夹、筷子 省力杠杆：撬棒、铡刀、钳子、起子、独轮小车、羊角锤、动滑轮、板手、医用剪刀、铁匠剪刀、行李车。 等臂杠杆：定滑轮、天平 第2节 滑轮 一、定滑轮和动滑轮 1.滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮叫做滑轮。 定滑轮 （1）定滑轮：使用滑轮时，其轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮。 （2）使用滑轮时，轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。 2.定滑轮的实质 定滑轮的实质：相当于一个能够连续转动的等臂杠杆。 3.动滑轮的实质 动滑轮的实质：相当于一个动力臂等于阻力臂2倍的杠杆。 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O，因此动力臂等于直径长度，阻力臂等于半径r，动力臂是阻力臂的两倍。 动滑轮两种常见情况的等量关系（设物体做匀速运动，忽略摩擦） 二、滑轮组 定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。 滑轮组的特点： ① 能改变力的方向； ② 可以省力； ③ 费距离。 三、确定承担物重绳子段数n的方法 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，观察绕在动滑轮上的绳子段数。 四、滑轮组的省力情况 使用滑轮组时，忽略摩擦，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力： 五、滑轮组的费距离情况 滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍： s=nh s指的是绳子自由端移动的距离；h是指物体上升的高度；n表示承担物重的绳子的段数。 六、滑轮组的组装 （1）确定绳子的段数 用来求，当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 （2）滑轮组的绕绳方法---概括为“奇动偶定”。 当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上； 当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上； 七、轮轴与斜面 1.轮轴：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。门把手、方向盘等属于又一类简单机械——轮轴。轻轻转动门把手，就可以把门锁打开，司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力使汽车转弯。 轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上。注意：轮轴不一定省力，关键看动力施加在轮上还是轴上。 2.斜面：斜面是一种能省力，却费距离的简单机械。 光滑的斜面沿斜面向上的推力：斜面高度一定时，斜面越长越省力 第3节 机械效率 一、有用功、额外功、总功 （1）有用功（W有） ：为了达到工作目的，必须要做的功。 克服物体重力所做的功就是有用功。W有=Gh. G：物体的重力; h：物体提升的高度 （2）额外功（W额）：对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功（W总）：利用机械做功时，对机械所做的功叫做总功。 W总=W有+W额 （4）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J） 二、机械效率 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示。 （1）定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。 （3）机械效率只有大小，没有单位。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）物理意义 机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。 三、测量滑轮组的机械效率 实验原理： 思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？ 四、影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 拓展延伸 在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。 物理机械效率专项 学习本节必备计算公式集锦 1. 设承担物重的绳子股数为n，则拉力端(绳子自由端)移动的距离s=nh，绳子自由端的速度V绳=nV物 2. 拉力做的有用功，拉力做的总功， 3. 不计绳重和摩擦时拉力公式， ， 此时动滑轮的重力， 提升的物体重力：， 4. 机械效率公式： 5. 机械效率； （此种求机械效率公式在没有物体提升高度的题目中依然可以求）。 6. 额外功：，由摩擦力产生的额外功：得，。 7. 克服动滑轮重力做的额外功（包含摩擦力做功时）： ， ，动滑轮重：。 1 学科网（北京）股份有限公司 $