1、RJ 2020年春人教版物理 八年级下册,第十二章 简单机械,第十二章 简单机械 第1节 杠杆,人教版 物理 八年级 下册,看古代战争片时,经常能看到一种攻 城用的机械，即人力抛石机，亦称牵引 抛石机，这种机械最早出现于公元前5 世纪战国时期，北周和隋唐时期西传，先 为早期的阿拉伯人使用,后传入欧洲。这种武器可把石弹、巨石或爆炸物投到敌方的城墙上、城内或兵阵内而造成破坏。你知道人力抛石机的原理吗？其中有什么物理奥秘呢?,1. 认识杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂；能从常见的工具和简单机器中识别出杠杆；能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。,2. 通过探究，掌握杠杆
2、的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。,它们工作时有什么共同特征？,当你使用这些工具时，你就在使用杠杆了。,杠杆是最简单的机械之一。,一根硬棒在力的作用下如果能绕着 固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。,注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的,即硬棒可以是各种各样的形状。,杠杆,支点,杠杆绕着转动的固定点，用O表示。,动力,促使杠杆转动的力，用F1表示。,力臂,从支点到力的作用线的距离，用l表示。,阻力,阻碍杠杆转动的力，用F2表示。,动力与杠杆转动方向相同。,阻力与杠杆转动方向相反。,F1,F2,l1,l2,O,力臂的画法,试一试：画出图中杠杆各力的力臂。,F1,F2,l1,l2,F1,F
3、2,l1,O,l2,O,杠杆示意图的作法,l1,F1,l2,F2,如图所示，一个绕O点转动的杠杆，已知阻力F2的方向，以及动力 F1的力臂l1 ，在图中作出阻力F2的力臂l2以及动力F1的示意图。,F2,O,F1,l2,l1,当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或做缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。,在杠杆的使用中，杠杆的平 衡状态是一种非常重要的状态。 杠杆在满足什么条件时会才平衡？,设计实验：当杠杆平衡时，分别测出动力F1、阻力F2，动力臂l1、阻力臂l2。并多次改变力和力臂，获取多组数据，从而分析总结出杠杆的平衡条件。,实验器材： 带等分刻度的均质木尺、钩码、铁架台、弹簧测力计。,实验操
4、作：,（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。,（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。,目的：使杠杆的重力作用线通过杠杆支点，避免杠杆自身重力 对杠杆平衡的影响。,目的：保证力臂沿杠杆，便于测量力臂。,（3）将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。,调节方法：杠杆哪端高，就向哪端调节平衡螺母。,（4）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。 （5）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。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。,目的：使实验结论具有普遍性。,探究：杠杆的
5、平衡条件,杠杆平衡时，动力动力臂=阻力阻力臂。,=,例题 据杭州日报报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了根长度为12m的槽钢作为杠杆。吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计示数F1为200N。测得l1为6m，l2为4cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10N/kg。,O,l16m,l24cm,F1200N,F2,例题：,由F1l1F2l2 得：,解：,3104N,=3103kg3t,最大力臂最小的力,杠杆上离支点（O）最远的点(A)作为作用点，且力的方向与OA垂直，此时所施加的力最
6、小。,F最小,l最大,生活中的杠杆,若l1l2，则F1 F2,若l1l2，则F1 F2,若l1l2，则F1 F2,省力杠杆,等臂杠杆,费力杠杆,判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。,若克服的阻力较大时，要用省力杠杆。,省力杠杆,若克服的阻力较小时，要用费力杠杆。,使用费力杠杆，可以省距离。,能使工作快捷。,费力杠杆,例1（2019河南）如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是（ ） A B C D,支点,动力,阻力,O,F1,F2,B,例2 （2019深圳）如右图所示，在C点用力把桌腿A抬离地面时，桌腿B始终没有移动，请在C点画出最小作用力的示
7、意图。,以B为支点,最长力臂为BC,最小的力与BC垂直,F,例3 （2019青岛）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2=10N，阻力臂l2=20cm，测力计示数F1=25N，则动力臂l1为（ ） A15cm B8cm C50cm D80cm,B,解析：根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 得动力臂：,例4（2019北京）如图所示的用具中，在使用时属于费力杠杆的是（ ） A筷子 B瓶盖起子 C撬棒 D核桃夹,A,徒手无法完成，要用省力杠杆,1. 一位泰山挑山工用一根长1.8m的扁担挑起货物，如图为扁担示意图，若在扁担的A端挂200N的物体，B端挂300N的物体，挑起
8、重物时使扁担水平平衡，则挑山工肩膀需顶在距A端_m远的位置（不计扁担的重力）。,1.08,基础巩固题,2. 各式各样的剪刀都是一对对杠杆。下列剪刀，最适合剪开较硬物体的是 （ ） A B C D,C,基础巩固题,3.小明小组利用如图所示的装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离。下列能帮助他得出正确结论的操作是 ( ) A.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉 B.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉 C.去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉 D.增加钩码个数，再多
9、次实验使结论更具普遍性,B,4.如图所示的是吊车起吊货物的结构示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕O点缓慢转动，从而将货物提起。下列说法正确的是( ) A.吊臂是一省力杠杆，但要费距离 B.吊臂是一个费力杠杆，但可以省功 C.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆 支持力的力臂变小 D.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆 支持力渐渐变小,D,小明利用杠杆做了以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等，请回答下列问题： （1）如图甲所示，将杠杆中点置于支 架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端 下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应 将杠杆的平衡螺母向
10、_调节。 杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个 钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂_个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将_（选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。,右,4,逆时针旋转,能力提升题,（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作而成的？_。 （3）小明正确使用自制天平称量 物体质量时： 假如支点O因某种原因向右偏移， 则测量值_真实值（选填“大 于”“等于”或“小于”）； 假如砝码因生锈等原因质量增大，则测量值_真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。,等臂杠杆,
11、大于,小于,第十二章 简单机械 第2节 滑轮,人教版 物理 八年级 下册,一只小老鼠在被一只猫追得走投 无路的时候,看见前面有一个滑轮吊 着重物,它急中生智,迅速沿着绳子的 另一端爬了上去,而猫也想沿着绳子 爬上去,但由于自身的重量太大,尝试了多次也未能成功,只能看着到嘴的美餐逃之夭夭,你知道其中的道理吗?,1. 知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的构造及其特点；会分析滑轮和滑轮组的工作原理；了解其他简单机械的一些应用。,2. 知道定滑轮和动滑轮在实际生产中的应用；经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法。,这些都是滑轮，请你观察它们的结构吧。,滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。,轴,小轮,
12、凹槽,滑轮的结构,定滑轮：轴不随轮动。,实质：等臂杠杆。,结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。,定滑轮,动滑轮：轴随轮动。,实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,结论：使用动滑轮可以省力；但费距离，且不改变力的方向。,动滑轮,O,G,l1,l2,F,O,G,l1,l2,F,动力作用在轮上，省力但费距离,动力作用在轴上，费力但省距离,F=,G+G动,2,F=,2G+G动,动滑轮的两种用法,F,G动,G,G动,想一想：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。 动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到 这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？,或,3段绳子承担,2段绳子承担,
13、5段绳子承担,4段绳子承担,绳子的开始端挂在定滑轮上，物重由偶数段绳子承担。 绳子的开始端挂在动滑轮上，物重由奇数段绳子承担。,滑轮组的连接规律,若不计滑轮与轴间的摩擦及绳重。,G+G动,F,F,F,匀速提升物体时,F,F,G+G动,F,F,2F=G+G动,3F=G+G动,滑轮组的受力分析,3段绳子承担,2段绳子承担,5段绳子承担,4段绳子承担,结论：,滑轮组的数量关系,F,F,G,滑轮组的连接方法,F,F,n=2,n=3,n=4,n=5,轮轴和斜面,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。,轮轴,动力臂大于阻力臂 省力杠杆,可以连续转动的杠杆。,l1,l2,生活中的轮轴,门的把手,单车的踏板,螺丝
14、刀,斜面,斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。,变形的斜面,例1（2019盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做 （ ） A省力，不改变施力的方向 B不省力，改变施力的方向 C既省力，也改变施力的方向 D既不省力，也不改变施力的方向,A,例2（2019嘉兴）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）,C,A两个滑轮在装置中起的作用相同 B拉力移动的距离与配重上升的距离相同 C沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等 D将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等,两倍,克服动滑轮重力做功,不改变力的大小,
15、例3（2019铜仁）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。,F,1. 如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是 ( ),B,基础巩固题,2 用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则 （ ） A F1F2F3 B F2F3F1 C F2F1F3 D F3F1F2,D,f,f,f,基础巩固题,3. 把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后 ( ) A. A上升 B. A下降 C. A、B均
16、静止 D. 无法判断,B,基础巩固题,4. 如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为_N，图乙中人对绳子的拉力为_N。,400,210,基础巩固题,5. 在图中。画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。,F,基础巩固题,电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是在酷夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了如图甲所示的恒拉力系统，其简化原理图如图乙所示。实际测量得到每个水泥块的重力是130N共悬挂20个水泥块。 （1）请指出图中的动滑轮
17、、定滑轮； （2）滑轮组对高压线的拉力是多大？,定滑轮,动滑轮,F2=3F1=3G =3130N20 =7 800N,能力提升题,第十二章 简单机械 第3节 机械效率,人教版 物理 八年级 下册,我国许多地方原来都没有 自来水,人们为了食用水,要从 井中打水。如图所示,在这个从 井中提水上来的过程中,人对哪 些物体做了功?这些功都是人们 希望做的吗?对谁做的功才是有用的呢?,2. 能设计实验，测定某种简单机械的机械效率；知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高机械效率的意识。,1. 能结合实例认识有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因，会利用
18、公式= 进行相关的计算。,对砂子做功,对空桶做功,克服自身重力做功,并不需要做但又不得不做的功,对人们有用必须做的功,他的目的是：,把沙子运上三楼,用水桶提沙子上楼,有用功,额外功,1. 有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。,2. 额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。,3. 总功（W总）：动力所做的所有功。,即有用功与额外功的总和。,W总 = W有 + W额,用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功?,提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。,如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪
19、部分是额外功?,提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。,s,h,s=2h=20cm=0.2m,W1Gh2N 0.1m=0.2J,W2 Fs 1.2N 0.2m= 0.24J,W1 W2,?,探究：使用动滑轮是否省功？,使用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮重力、绳子重及摩擦力等做功。,额外功,F,G,s,h,W有用=G物h,W总=Fs,W额外=G动h （不计绳重和摩擦）,F,s绳,s物,f,W有用=fs物,W总=Fs绳,利用滑轮组做功,h,l,f,F,G,N,W有用=Gh,W总=Fl,W额外=fl,不做功,利用斜面做功,机械效率,在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了
20、机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。,定义：有用功跟总功的比值。,公式：,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，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。,忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：,滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。,滑轮组机械效率的讨论,同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。,提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。,探究实验：测量滑轮组的机械效率,【实验原理】,【实验器材】,弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、 细线、钩码,绳端的拉力F、_、_和_。,物体重G,物体上升距离h,绳自由端移动距离s,【需要直接测量的物理量】,实
21、验时拉力的方向应尽量_，且应在钩码_的过程中读取拉力的大小。,竖直向上,匀速移动,注意事项：,实验过程,实验1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力,结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。,实验2 保持钩码重力一定，改变动滑轮重。,结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。,探究：影响斜面机械效率的因素,实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉动中读出拉力的大小。,实验数据,斜面的机械效率与 1. 斜面的粗糙程度有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。 2. 斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大），拉力越大，效率越高。,结 论,例1（2019福建）工人用如
22、图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物G滑轮=91，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （ ） A10% B45% C80% D90%,D,例2 （2019荆门）如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（ ） A物体比B物体轻 提升A的拉力较大 提升A所做的额外功较少 提升A做的有用功较多 A只有 B只有 C只有 D只有,A更重,B,提升A的拉力较大,提升A做的有用功较多,A,1. 关于机械效率，以下说法正确的是（ ）,D. 省力越多的机械，机械效率越高,C. 做功越多的
23、机械，机械效率越高,B. 单位时间里做功越多的机械，机械效率越高,A. 机械效率总小于1,基础巩固题,2.某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功 ( ),D. 额外功占总功的3/4,C. 总功是有用功的3倍,B. 有用功是额外功的3倍,A. 总功是额外功的3倍,B,基础巩固题,3. 如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过 程 ( ) A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大,D,基础巩固题,4. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N
24、的物体，拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 ( ) A. 45 N、50% B. 45 N、75% C. 60 N、50% D. 60 N、75%,B,f=45N,基础巩固题,如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求： （1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功； （2）汽车对绳的拉力大小； （3）斜面的机械效率。,能力提升题,解：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功： W=Pt=1.2105W10s=1.2106J； （2）由图知，n=3，拉力端移动速度：v=3v物=32m/s=6m/s， 由P=Fv可得汽车对绳的拉力大小： （3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物做的功等于汽车对绳的拉力所做的功，即W总=1.2106J： 斜面的机械效率：,
