2.1 简单机械 课件 2026-2027学年浙教版科学九年级下册

第2章 机械与动力工程 第1节 简单机械 1 1.知道斜面是一种简单机械，是可以省力的工具。 2.能明确杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，举例说明生 活中的杠杆和人体中的杠杆。 3.会绘制杠杆的动力臂和阻力臂。 4.理解杠杆平衡原理，并能应用杠杆的平衡条件解决简单的问题， 会识别省力杠杆和费力杠杆。 5.了解定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和实质，知道杠杆使用过程 中能量的转化。#1.5 学习目标 2 6.知道轮轴也是一种简单机械，通过举例分析轮轴在生活中的应 用。 7.理解机械效率，识别有用功、额外功和总功，区别机械功率和机 械效率，能测量并计算简单机械的机械效率。#1.7 学习目标 3 1.斜面 斜面是一种可以省力的简单机械。 利用斜面搬运质量超过 的巨 石来建造金字塔 利用斜面将大件 物体装车 利用斜面便于车 辆出入地库 新知探究 知识点1 斜面 重点 4 2.教材第43页探索活动：探索拉力与斜面高度的关系 #2.2 探索 步骤 1.用弹簧测力计测出小车的重力为 ； 2.把长 的木板一端放在桌面上，另一端用铁架台抬 高，做成斜面。将小车放在斜面上，用弹簧测力计平行于 斜面拉着小车，使小车静止在斜面上（忽略摩擦力）； 3.改变斜面的高度，观察弹簧测力计的拉力，记录斜面高 度和弹簧测力计的拉力 新知探究 知识点1 斜面 重点 5 数据 记录 新知探究 知识点1 斜面 重点 6 描点 以斜面的高度为横坐标，弹簧测力计的拉力为纵坐标，将 实验数据在坐标纸中描点。探寻弹簧测力计的拉力与斜面 高度的关系 _______________________________________ 新知探究 知识点1 斜面 重点 7 实验 结论 实验可得，用弹簧测力计沿斜面拉住静止物体的力小于物 体的重力。相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越大， 或者说斜面坡度越大，拉力越大_______ 教材第44页 （1）减小坡度与提升安全：螺旋结构延长了引桥长度，使车辆爬 坡时的坡度更平缓，符合行车安全规范； （2）节约土地资源：螺旋式引桥通过盘旋上升，有效缩减了占地 面积。#2.2.1.1.2 新知探究 知识点1 斜面 重点 8 典例1 [2026·杭州期中] 山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样 做可以使上山的汽车( ) A A.减小所需的牵引力 B.减少所需的功 C.节省时间 D.提高功率 [解析] 盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，即减小了 汽车的牵引力。 新知探究 知识点1 斜面 重点 9 1.杠杆的定义 定义 如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动， 这根硬棒叫作杠杆_______ 常见杠杆 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 10 特征 （1）均是硬棒（形状可直可弯，可方可圆，但质地 要坚硬）； （2）工作时都受到两个作用效果相反的力 （一个使它转动，一个阻碍它转动）； （3）工作过程中都绕着一个固定点转动 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 11 一根棒成为杠杆的条件 1.要有力的作用。例如，撬棒在没有使用的时候只是一根硬棒，而 不是一个杠杆。 2.能绕着固定点转动。杠杆在力的作用下,是绕固定点转动的,而不 是整体向某个方向运动（如平动）。 3.是硬的,受力时不易发生形变。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 12 2.杠杆的五个要素 五要素 物理含义及表示 图示 支点 杠杆绕着转动的固定点,用“ ”表示 动力 使杠杆转动的力,用“ ”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力,用“ ”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离,用“ ”表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离,用“ ”表示 . . . . 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 13 3.对杠杆五个要素的理解 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 14 典例2 关于杠杆的五个要素,下列说法中正确的是( ) D A.力臂一定在杠杆上 B.作用在杠杆上的动力、阻力的方向一定相反 C.力臂是支点到力的作用点的距离 D.力的作用线通过支点时其力臂为零 [解析] A、 力臂是支点到力的作用线的距离,不一定在杠杆上； 作用在杠杆上的动力和阻力的方向不一定相反，也可能相同。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 15 4.杠杆作图 （1）力臂常见的三种表示方法,如图所示。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 16 （2）力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步：确定支 点 先假设杠杆转动,则杠杆上相对 静止的点即为支点 第二步：确定动 力和阻力的作用 线 从动力作用点、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 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 17 步骤 画法 图示 第三步：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 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 18 （3）画杠杆的力臂时需要注意的事项 ①力臂是支点到力的作用线的距离,是支点到力的作用线的垂线段 的长度,不能把力的作用点到支点的距离作为力臂,不要出现如图所 示的错误。 不是作用点到 支点的距离 不是支点到作用 线端点的距离 不是垂足到作用 点的距离 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 19 ②如图所示，当表示力的线段比较短且过支点无法直接作出垂线段 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。 注意延长线要用虚线表示,相当于数学作图中的辅助线。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 20 （4）已知力臂画力 步骤 画法 图示 第一步:确 定力的作用 线 根据动力作用线必然经过动力臂 的末端点（支点 是动力臂的起 始端点）并且与动力臂垂直,画一 条经过动力臂末端点且垂直于动 力臂的直线,这就是动力作用线 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 21 步骤 画法 图示 第二步：确 定力的作用 点 动力必然作用在杠杆上,所以动力 作用线与杠杆的交点就是动力作 用点 第三步：画 出力的方 向，并标注 动力与阻力使杠杆转动的方向相 反,该杠杆的阻力 使杠杆逆时针 转动,则动力 应使杠杆顺时针转 动,即 的方向向下 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 22 实例 图示 示意图 开瓶器 （5）常见杠杆及其五个要素（含教材第46页思考与讨论答案） 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 23 实例 图示 示意图 羊角锤 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 24 实例 图示 示意图 道钉撬 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 25 实例 图示 示意图 压水杆 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 26 典例3 如图所示,轻质杠杆在力、的作用下处于平衡状态。 点 为支点,为的力臂,请在图中画出的力臂和力 。 [答案] 如图所示。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 27 [解析] 反向延长的作用线,从 点向延长线作垂线段,该垂线段即 的力臂；过力臂的末端点作垂直于 的作用线,该作用线与杠 杆的交点为的作用点,由力的作用效果可知， 的方向向下。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 28 5.杠杆平衡的条件 （1）杠杆平衡 杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们 就说杠杆处于平衡状态。#3.5.1.1 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 29 （2）杠杆平衡的影响因素#3.5.2 探究 过程 __________________________________ 如图所示，把一支铅笔A放在桌面上，取另一支长铅笔B垂 直叠放在铅笔A上面，分别用左右手的食指压铅笔B两端， 保持铅笔B两端不与桌面接触，体验两个食指施加的压力 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 30 直观 感受 在按压铅笔B的时候，为了使铅笔B处于平衡，离铅笔A近 的那个食指，需要施加更大的力，并且两个食指离铅笔A 的距离差越大，需要施加的压力也相差越大 启发 杠杆的平衡跟动力、动力臂与阻力、阻力臂有关 . . 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 31 （3）教材第46页探究实践：探究杠杆的平衡条件 #3.5.3 提出 问题 当杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在怎 样的定量关系？ 猜想 与假 设 A.动力动力臂阻力 阻力臂 B.动力-动力臂 阻力-阻力臂 C. D.动力×动力臂 阻力×阻力臂 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 32 实验 设计 杠杆处于静止状态（杠杆静止和匀速转动都是平衡状态， 为研究方便选用前者）时，分别测出动力、阻力 、动 力臂和阻力臂 ,然后经过大量数据的对比、分析，归纳 得出杠杆的平衡条件 实验 步骤 （1）调节杠杆两端的平衡螺母（左低向右调,右低向左 调）,使杠杆在不挂钩码时,在水平位置保持平衡。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 33 实验 步骤 （2）在支点两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使 杠杆再一次在水平位置平衡,如图所示。这时杠杆两侧受到 的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到 支点的距离。 _____________________________________________________________ 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 34 实验 步骤 （3）设右侧钩码对杠杆施加的力为动力 ,左侧钩码对杠 杆施加的力为阻力,测出杠杆平衡时的动力臂 和阻力臂 ,把、、、 的数值填入表格中。 ______________________________________________________________________________ （4）改变钩码的个数和位置,多做几次实验（为避免偶然 性，至少要做三次）,将实验得到的数据填入表格中 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 35 数据 分析 由实验数据可知，杠杆平衡时，如果动力臂比阻力臂大， 则动力比阻力小；动力臂比阻力臂小，则动力比阻力大。 如果把每次实验的动力与动力臂相乘，阻力与阻力臂相 乘，虽然各次实验的乘积不相同，但每次实验中动力与动 力臂的乘积跟阻力与阻力臂的乘积相等 实验 结论 杠杆的平衡条件：动力×动力臂 阻力×阻力臂，用公式 表示为 ______________ . . . . . . 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 36 典例4 在做探究杠杆平衡条件的实验时，所用到的实验器材有：杠 杆、铁架台和若干个完全相同的钩码。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 37 （1）在图甲中，要使杠杆水平平衡，应将右边的平衡螺母适当往 ____（选填“左”或“右”）调，而杠杆上标有刻度，其目的是方便测 量______。 右 力臂 [解析] 实验前，杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点的左侧， 故应使重心向右移动，因此应将杠杆的平衡螺母适当往右调，直到 杠杆在水平位置平衡。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 38 （2）杠杆调节好后，先后进行了三次实验，情景如图乙、丙、丁 所示，因两边钩码的重力分别等于动力和阻力 ，对应的动力臂 为，阻力臂为 ，由此可得杠杆的平衡条件为_________________ ________________________________。 （或动力×动力臂阻力×阻力臂） （3）进行多次实验的目的是______________________。 （4）若将图丁中的杠杆两边各减少一个钩码，则杠杆将向______ （选填“左边”或“右边”）下沉。 使实验结论具有普遍性 左边 [解析] 图丁中两边各减少一个钩码后，杠杆左侧有 ， 杠杆右侧有 ，所以杠杆向左边下沉。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 39 6.杠杆的应用 （1）杠杆平衡条件的应用 ①根据杠杆的平衡条件 可知,若知道了四个量中的三个, 则可以计算出第四个量；若知道了两个力的比值与一个力臂,则可 以计算出另一个力臂或 ;若知道了两个力 臂的比值和一个力,则可以计算出另一个力 或 。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 40 ②应用公式计算时,单位要统一,即动力和阻力的单位要统一,动力臂 和阻力臂的单位要统一。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 41 （2）杠杆最小力作图 要用最小的力使杠杆<m></m>在如图甲所示的位置平衡,根据杠杆平衡条 件<m></m>可知，当阻力和阻力臂的乘积一定时，动力臂越大， 动力越小。相同条件下，当力与杠杆垂直时，力臂最大，力最小。 如图乙所示，当力的作用点在<m></m>点,且力垂直于<m></m>向上时，动力臂 最大，动力最小。 甲 乙 丙 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 42 在求解最小力问题时,我们不能受思维定势的影响,只想到 要作用 在 段,出现如图丙所示的错误。实际上,在讨论杠杆最小力问题时, 如果力的作用点没有预先设定,可以在杠杆上任意处选择。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 43 典例5（1）如图甲所示是一个电热水壶的简易图,用力作用在壶盖 上的点时,可将壶盖打开,请在点画出所需最小力 的示意图 （ 为支点）。 甲 [答案] 如图丙所示。 丙 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 44 [解析] 将壶盖看成杠杆,支点在点,动力臂为 时最大,动力最小, 故连接,过点沿斜向上作的垂线段，画上箭头，并标出 。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 45 （2）如图乙所示，现使用最小的力 使杠杆在图示位置平衡，请 画出及其对应的力臂 。 乙 [答案] 如图丁所示。 丁 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 46 [解析] 在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，所需动力就越小。 O为支点，当动力作用在A点时，动力臂最大，则OA为最大动力臂 l1，已知阻力的方向竖直向下，为使杠杆平衡，动力F1的方向也应 向下。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 47 （3）杠杆的应用 根据动力臂<m></m>和阻力臂<m></m>之间的大小关系及杠杆用途的不同，可以 将杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。具体如下：#3.1 类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 48 类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 力的大小关系 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 杠杆转动时力所 移动距离的大小 关系 动力 移动的 距离大于阻力 移动的距离 动力 移动的 距离小于阻力 移动的距离 动力 移动的 距离等于阻力 移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 既不省力也不 省距离,既不费 力也不费距离 . . . . . . . . . . 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 50 类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 应用 撬棒、开酒瓶 的起子、扳 手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊 子、筷子、理 发剪等 托盘天平、跷 跷板等 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 51 典例6 [金华期末] 2022年9月1日， 神舟十四号乘组首次出舱，此次出舱后，航天员通过 问天实验舱上搭载的小机械臂完成了各项工作。该机 C A.羊角锤 B.起子 C.镊子 D.钢丝钳 械臂长 ，是目前精度最高的空间站机械臂，功能类似于人的手 臂（杠杆），具有抓住、拉回、锁死等功能。下列工具在使用时与 机械臂工作时属于同一类杠杆的是( ) 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 52 [解析] 机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 羊角锤、起子、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，都是省 力杠杆；镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故 C符合题意。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 典例7 [2026·宁波期末] 小科是运动会仪仗队的旗手 （如图）。他竖直举旗前进时，风对旗帜的水平阻力是 ，其作用点可以看作点。已知 间的距离为 ，间的距离为，手对旗杆 点施加的最小 力是_____ 。如果风力变大，为保持旗杆竖直，小科可 采取的方法是_____________________________________ ______________（写出一种）。 100 将手从点向上移动一段距离（或增大作 用在点的力） 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 54 [解析] 对旗杆的受力分析如图所示。 ， 根据杠杆平衡条件 ， 可得 。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 55 教材第49页 天平是利用杠杆平衡原理工作的，属于等臂杠杆，天平在我国的 “天宫”空间站内是不可以使用的，因为空间站内近似零重力，天平 无法正常工作。 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 56 7.人体中的杠杆 意义 人体中有不少骨构成了杠杆，骨在肌肉拉力的 作用下围绕关节转动，正是这些杠杆系统赋予 了人完成各种动作的能力 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 57 人体杠杆系统的 组成部分 ①骨——一根硬棒； ②肌肉收缩——动力的来源； ③两根骨之间可以活动的关节——支点； ④移动肢体或物体——阻力的来源 人体的杠杆实例 新知探究 知识点2 杠杆 重难点 58 1.教材第51页探索活动（上）：认识滑轮 （1）滑轮：一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。如图甲 所示。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 59 （2）滑轮的分类：使用滑轮时，根据滑轮轴的位置是否移动，可 将滑轮分成定滑轮（如图乙）和动滑轮（如图丙）两类。定滑轮的 轴固定不动，动滑轮的轴随钩码一起移动。 2.教材第51页探索活动（下）：探究滑轮的特点 探究定滑轮的特点 探究动滑轮的特点 实验 器材 弹簧测力计、钩码（多个）、滑轮、铁架台、细绳 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 60 探究定滑轮的特点 探究动滑轮的特点 实验 步骤 ①如图甲所示，用弹簧测力计测出钩 码的重力 。 ②如图乙所示，通过定滑轮用弹簧测 力计匀速（使钩码处于平衡状态，便 于读弹簧测力计示数）向下拉动钩 码，记录弹簧测力计的示数 ，并与 钩码的重力相比较。 先用弹簧测力计测出 钩码和滑轮的总重力 总，再用如图所示 装置，通过动滑轮用 弹簧测力计匀速向上 拉动钩码， 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 61 探究定滑轮的特点 探究动滑轮的特点 实验 步骤 改变拉力的方向，如图丙所示， 观察弹簧测力计的示数是否发生 变化 ____________________________________________________________ 记录弹簧测力计的示数 ，并与钩码和滑轮的 总重力相比较 ___________________ 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 62 探究定滑轮的特点 探究动滑轮的特点 实验 现象 竖直向下拉动弹簧测力计 时， ；改变拉力 的方向后， 总，且大约是 总的一 半（由于动滑轮与传动轴间摩 擦力的存在，实际所用的力要 大一些） 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 63 探究定滑轮的特点 探究动滑轮的特点 实验 结论 使用定滑轮不能省力，但 能改变力的作用方向 使用动滑轮可以省一半力，但 不能改变力的作用方向 . . . . . . . . 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 64 1.实验中安装定滑轮时,注意绳子要放在槽内,以免绳子 脱落使摩擦变大,影响实验效果。 2.实验中,注意要使动滑轮两侧的绳子平行或夹角很小。 3.实验中应选用重一些的钩码、较轻的动滑轮、光滑的细绳，以减 小摩擦力、动滑轮自重对实验的影响。 4.实验中要保证轮和轴间有良好的润滑,以减小摩擦。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 65 3.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 分析 定滑轮 定滑轮相 当于一根 等臂杠杆 如图，定滑轮两边的力的方向与 滑轮相切，定滑轮的中心 为杠 杆支点，动力臂和阻力臂 都 等于滑轮的半径，所以 ， 所以使用定滑轮时不省力_______ 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 66 种类 实质 示意图 分析 动滑轮 动滑轮相 当于动力 臂是阻力 臂2倍的 省力杠杆 如图，细线与滑轮接触点 为杠 杆支点，滑轮的轴为阻力作用 点，动力臂等于滑轮的半径 的 2倍，阻力臂 等于滑轮的半径 ，所以 ，所以使用动滑 轮可以省一半的力 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 67 滑轮中拉力方向对拉力大小的影响 （1）定滑轮 如图所示,利用定滑轮拉起一个重为<m></m>的物体时,改变拉力的方向后, 根据几何知识可知,动力臂都等于定滑轮的半径,因此不管拉力的方 向如何，所用力的大小不变，始终等于物体的重力<m></m>。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 68 （2）动滑轮 使用动滑轮时,若拉力 不沿竖直方向（或两侧绳子不平行）,如图 所示,动力臂小于，即小于，故 ，此时动滑轮将不 能省一半的力,如果再加上动滑轮的重力，会更费力。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 69 由此可见,对于动滑轮来说,动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑 轮的两段绳平行（或跨过动滑轮的两段绳的夹角较小）。但在初中 阶段若无特殊说明，一般认为动滑轮两侧的绳子是平行的，即不考 虑动滑轮两侧绳子夹角的影响。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 70 4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略 绳重及摩擦, 为地面对物体的摩擦力） 图示 等量关系 定滑轮 ， ， , ， 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 71 图示 等量关系 动滑轮 , , 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 72 图示 等量关系 动滑轮 , , , , 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 73 图示 等量关系 动滑轮 ， , 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 74 典例8 如图所示,滑轮的重力和摩擦均不计,物体的重力都是 , 物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体与水平面间的摩擦力都 是,则分别作用于各绳端的拉力____,____, ____ 。 30 15 60 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 75 5.滑轮组 （1）实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。滑轮 组不仅可以省力，还可以改变力的方向。 （2）教材第53页探索活动：探究滑轮组中拉力大小的影响因素 #2.2 . . . . 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 76 实验步 骤及数 据记录 ____________________________________________________ ①用弹簧测力计测出重物和动滑轮的总重； ②按图甲所示的方式匀速拉动或静止拉住绳子，记录此 时承担重物和动滑轮的总重的绳子股数和弹簧测力计的 示数 ； 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 实验步 骤及数 据记录 ③按如图乙所示的方式匀速拉动或静止拉住绳子，记录 此时承担重物和动滑轮的总重的绳子股数和弹簧测力计 的示数 。 实验数据如下表： ____________________________________________________________________________________________ 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 78 数据分 析 在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的 示数与重物的重力以及动滑轮的重力 的关系为 实验结 论 使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担， 提起重物所用的力就是总重的几分之一 . . . . 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 79 （3）滑轮组的特点 ①使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变力的方向。 ②使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几 股绳子承担，提起 重物所用的力就是总重的几 分之一（忽略绳重及摩擦）。若不 考虑滑轮的重力，则 。#2.3.2 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 80 ③绳子自由端移动的距离与重物上升的高度的关系是 。 （绳子自由端移动的速度和重物移动速度 之间的关系为 ）#2.3.3 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 典例9 一名工人用如图所示的滑轮组提起 的 重物,动滑轮重 ,不计绳重和摩擦,则绳子自由 端的拉力为_____ 。若绳子自由端移动的距离为 ,则重物上升了___ 。 170 2 [解析] 由图可知,重物和动滑轮的总重由3股绳子承 担,则绳子自由端的拉力 。 重物上升的高度 。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 82 （4）滑轮组的组装 ①确定绕绳的有效股数，根据<m></m>可得<m></m>，也可根据<m></m> 得<m></m>，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值，即绳子的有效 股数。 ②绕绳方式的判断——“奇动偶定法”。#2.2 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 83 ③确定动滑轮的个数：当需要 股绳子承担物重时，需要动滑轮的 个数： #2.3 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 84 ④确定定滑轮的个数#2.4 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 85 典例10 在右图中画出使用该滑轮组提升重物时最省力的绳子绕法。 [答案] 如图乙所示。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 86 [解析] 绳子的固定端如果在动滑轮上,如图甲所示,则有一个动滑轮 没有用上,不是最省力的绕法,所以本题最省力的绳子绕法如图乙所 示,绳子的固定端在定滑轮上,承担物重的绳子股数为4。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 87 教材第54页 省力的机械一定费距离，费力的机械一般省距离。 新知探究 知识点3 滑轮 重难点 88 1.轮轴 定义 示例 轮轴是由“轮”和“轴”组 成的系统，该系统能绕 共同的轴旋转。习惯 上，半径较大的是轮， 半径较小的是轴 ____________________________ 如图，有两组轮轴，一是做圆周运动的 摇臂和轴，二是缠绕绳子的轮和轴 新知探究 知识点4 轮轴 重点 89 读图分析 教材第55页 图左：“轮”为顶部红色的旋转手柄；“轴”为中间连接手柄、伸入阀 体内部的轴。 图中：“轮”为较粗的手柄；“轴”为前端的金属刀杆。 图右：“轮”为活动扳手的涡轮；“轴”为活动扳手的轴销。 教材第56页 车把与前叉转向轴、脚踏曲柄与中轴、后车轮与轮轴、刹车片与轮 轴等。 新知探究 知识点4 轮轴 重点 90 2.探索活动：探索作用在轮和轴上的力之间的关系 探索 过程 1.如图1，把两条细线沿相反方向绕在轮和轴上，一条细线 的尾端悬挂钩码，另一条细线的尾端与弹簧测力计相连。 改变弹簧测力计的拉力方向，观察弹簧测力计的示数是否 改变，并将数据填入表1中。 ___________________________________________________________________ 新知探究 知识点4 轮轴 重点 91 探索 过程 2.如图2，互换钩码和弹簧测力计的位置，观察弹簧测力计 的示数变化，并将数据填入表2中 ______________________________________________________________________________ 新知探究 知识点4 轮轴 重点 92 记录 数据 表1 ________________________________________________________________________________________________ 表2 _________________________________________________________________________________________________ 新知探究 知识点4 轮轴 重点 93 实验 结论 当轮轴平衡时，作用在轮上的力比作用在轴上的力小，而 力的大小与作用方向无关 新知探究 知识点4 轮轴 重点 94 解释 如图所示，为轮半径，为轴半径， 为作用在轮上的 力， 为作用在轴上的力。使用轮轴时，作用在轮上的力 的作用线与轮相切，作用在轴上的力的作用线与轴相切。 因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径。由于力臂 不变，因此力的大小不随力的方向改变而改变 _____________ 新知探究 知识点4 轮轴 重点 95 3.轮轴的实质 轮轴的实质是可以连续旋转的杠杆,如图所示。根据杠杆的平衡条 件有： 动力轮半径阻力 轴半径 用公式表示： 新知探究 知识点4 轮轴 重点 96 . . 4.轮轴的特点 由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮上时，轮轴为省 力、费距离杠杆；当动力作用于轴上时，轮轴为费力、省距离杠 杆。 . . . . 新知探究 知识点4 轮轴 重点 97 1.斜面、杠杆、滑轮、轮轴都属于简单机械。 2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距 离的机械是不存在的。 新知探究 知识点4 轮轴 重点 98 典例11 下列说法错误的是( ) D A.使用轮轴既可以省力,又可以改变力的方向 B.盘山公路实际上就是一个斜面 C.动力作用在轮轴的轮上,轮的半径就是动力臂 D.使用轮轴一定省力 新知探究 知识点4 轮轴 重点 99 [解析] 轮轴实质上是变形的杠杆，可以改变力的方向。当动力作 用在轮上,轮的半径就是动力臂，阻力作用在轴上,这时可以省力； 当动力作用在轴上,阻力作用在轮上时,会费力,因此D错误,A、C正 确。盘山公路修成弯弯曲曲的形状,通过增大公路长度达到减缓山 路坡度的目的,因而盘山公路实际上就是一个斜面,B正确。 新知探究 知识点4 轮轴 重点 100 教材第57页 省力轮轴：汽车方向盘、辘轳（井上打水摇把）、旋钮。 费力轮轴：螺旋桨、砂轮机的砂轮、吊扇、自行车后轮等。 新知探究 知识点4 轮轴 重点 101 1.有用功、额外功、总功 内容 图示 有用功 如图甲所示，利用定滑轮把重为 的物 体提升 高度的过程中所做的功为 ，这是我们提升重物过程中必 须要做的功，这部分功叫作有用功 新知探究 知识点5 机械效率 重点 102 内容 图示 额外功 如图甲所示，在提升重物的过程中，由 于定滑轮的转轴上存在摩擦力，因此， 必须克服定滑轮转轴上的摩擦力做一定 量的功，这部分是并非我们需要，但又 不得不做的功，叫作额外功。 新知探究 知识点5 机械效率 重点 103 内容 图示 额外功 如图乙所示，利用动滑轮提升物体过程 中，由于动滑轮本身受到重力作用，以 及动滑轮的转轴上存在摩擦力，因此， 必须克服动滑轮自身的重力和动滑轮上 的摩擦力做一定量的功，这部分功也是 额外功 新知探究 知识点5 机械效率 重点 104 内容 图示 总功 利用机械时，人们对机械所做的功叫总 功。在实际使用机械做功时，总功等于 有用功和额外功之和，即： _______ 由于存在额外功，因此，总功必定大于 有用功，也就是说，我们多消耗了能 新知探究 知识点5 机械效率 重点 105 内容 图示 示 例 动滑轮 提升重 物时的 总功 总功 人提供的能 新知探究 知识点5 机械效率 重点 106 三种简单机械的有用功、额外功、总功的比较 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 新知探究 知识点5 机械效率 重点 107 杠杆 滑轮组 斜面 额外功 若不计摩擦： 若不计绳重及 摩擦： 总功 三者关系 新知探究 知识点5 机械效率 重点 108 典例12 如图所示,一人用 的拉力通过滑轮组将重 为 的物体向上提起,绳重和摩擦不计。在拉力的 作用下物体匀速上升了 。求： （1）人所做的有用功； [答案] [解析] 人提起重物（克服重力）所做的功是有用功, ; 新知探究 知识点5 机械效率 重点 109 （2）人所做的总功； [答案] [解析] 拉力移动的距离 ,人的拉力所做的总 功 ; （3）人所做的额外功。 [答案] [解析] 人所做的额外功 。 新知探究 知识点5 机械效率 重点 110 2.机械效率 #2 定义 科学上把有用功跟总功的比值叫作机械效率 公式 用表示总功，表示有用功， 表示机械效 率，则有 （机械效率是一个比值，它 没有单位，通常用百分数表示） 特点 任何机械的效率都小于 新知探究 知识点5 机械效率 重点 111 意义 在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效 率，因为这意味着少做额外功、少消耗能。因此，提 高设备的机械效率有着重要的现实意义 提升途径 ①在所做有用功不变的情况下减小额外功。如改进结 构使机械更合理、更轻巧，尽量减小摩擦力等。_______ ②在所做额外功一定的情况下，增加有用功。如在机 械能承受的范围内增加物重，即增大重力 新知探究 知识点5 机械效率 重点 112 3.教材第59页探究实践：探究影响斜面的机械效率的因素 #3 实验步骤及 数据记录 _____________________________________________________________ ①如图所示，将一块长木板的一端垫高，构成一个 斜面。 ②用弹簧测力计测出小车的重力 。 新知探究 知识点5 机械效率 重点 113 实验步骤及 数据记录 ③用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉 到顶端，读出弹簧测力计的示数 。 ④用刻度尺测出小车沿斜面运动的长度 和上升的高 度 。 ⑤根据公式 计算机械 效率。 新知探究 知识点5 机械效率 重点 114 实验步骤及 数据记录 ⑥改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤。实验测量 结果见下表： ___________________________________________________________________________________________________________________ ⑦比较每次的机械效率 实验结论 对于光滑程度相同的斜面，倾斜程度越大，机械效 率越高 . . . . 新知探究 知识点5 机械效率 重点 115 机械 装置图 计算公式 杠杆 新知探究 知识点5 机械效率 重点 116 机械 装置图 计算公式 滑 轮 组 竖直提 升物体 ①已知拉力、物重及绳子股数时： ； ②不计绳重、摩擦时： 新知探究 知识点5 机械效率 重点 117 机械 装置图 计算公式 滑 轮 组 水平匀 速拉物 体 新知探究 知识点5 机械效率 重点 118 机械 装置图 计算公式 斜面 ； 新知探究 知识点5 机械效率 重点 119 教材第60页 同一斜面，倾斜程度越大 压力越小 摩擦力越小 额外功越 少，同时有用功随高度增加而增大，最终使得有用功占总功的比 值增大，机械效率提高。#4.1.1.2 新知探究 知识点5 机械效率 重点 120 典例13 [杭州滨江区期中] 质量为 的同一物 体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿 斜面（如图乙）匀速拉升，两次提升物体的 高度均为,两次拉力大小均为 ,斜面长 ,则两次提升物体的机械效率( ) C A. B. C. D.条件不足，无法判断 新知探究 知识点5 机械效率 重点 121 [解析] 两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据 可 知，有用功相同；由题图甲可知，提升物体的绳子的股数为2，则 绳子自由端移动的距离；物体在斜面上通过的距离 , 根据可知，拉力做的总功相同；由 可知， 两次提升物体的机械效率相等，即 。 新知探究 知识点5 机械效率 重点 122 $