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第十二章 簡 單 機(jī) 械
1. 定義：一根_________，在力的作用下能繞____________轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。
注意：杠桿可以是直的，也可以是彎的，但它一定是一根硬棒，不能是變形的棒。
硬棒
知識點(diǎn)1 杠桿
固定點(diǎn)O
2. 杠桿的五要素：
（1）支點(diǎn):杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點(diǎn)O。
（2）動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。
（3）阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。
（4）動力臂:從支點(diǎn)O到動力F1作用線的距離l1。
（5）阻力臂:從支點(diǎn)O到阻力F2作用線的距離l2。
注意：（1）支點(diǎn)一定在杠桿上，而力臂不一定在杠桿上。
（2）動力和阻力的作用點(diǎn)都在杠桿上。若動力和阻力在支點(diǎn)的異側(cè)，則這兩個(gè)力的方向相同；若動力和阻力在支點(diǎn)的同側(cè)，則這兩個(gè)力的方向相反。（3）力臂是支點(diǎn)到力作用線的距離，而不是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離。
3. 杠桿作圖:
（1）畫力臂:一找_________，二找________，三____________向力的作用線____________。（力的作用線不夠長可先用虛線延長，力臂可用實(shí)線加雙箭頭表示，注意標(biāo)出垂直符號和力臂符號）
（2）畫最小力：先找________________
（最長力臂就是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的連線），
再過______________作出與最長力臂垂直的線
段，注意標(biāo)出力的方向和垂直符號。
支點(diǎn)
力
過支點(diǎn)
引垂線
最長力臂
力的作用點(diǎn)
1. 杠桿的平衡狀態(tài)：在動力和阻力的作用下，如果杠桿處于____________狀態(tài)（或繞支點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動），我們就說杠桿平衡了。（傾斜靜止時(shí)的杠桿也處于平衡狀態(tài)）
2. 探究杠桿的平衡條件：
（1）實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠
桿不掛鉤碼時(shí)，保持水平并靜止，達(dá)到平衡
狀態(tài)。（杠桿的重心在支點(diǎn)上，杠桿所受重力的力臂為0，使杠桿保持水平并靜止可消除杠桿自重的影響）
知識點(diǎn)2 杠桿的平衡條件
靜止
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。使杠桿重新在水平位置平衡是為了______________________________________________。
（3）多次測量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________________________或__________________。
注意：調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的方法與調(diào)節(jié)天平平衡的方法一樣，杠桿哪端高，平衡螺母就往哪端調(diào)，即左高左調(diào)，右高右調(diào)。
讓力臂落在杠桿上，方便測量力臂
動力×動力臂＝阻力×阻力臂
F1l1=F2l2
知識點(diǎn)3 杠桿的分類
杠桿類型 力臂的關(guān)系 平衡時(shí)力的關(guān)系 特點(diǎn) 應(yīng)用
省力杠桿 l1>l2 F1費(fèi)力杠桿 l1F2 省距離、費(fèi)力 筷子、理發(fā)剪刀、釣魚竿、鑷子
等臂杠桿 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距離 天平、定滑輪
注意：不存在既省力又省距離的杠桿。
1. 定滑輪和動滑輪：
知識點(diǎn)4 滑輪
滑輪類型 拉力的特點(diǎn) 距離的特點(diǎn) 實(shí)質(zhì) 補(bǔ)充說明
定滑輪
（軸固定不動） 可以__________
__________，但不能省力：
____________（提升物體時(shí),不計(jì)繩重和摩擦） 不能省距離：
___________ _________杠桿
提升同一重物時(shí)，沿不同方向的拉力都__________
改變力
的方向
F=G物
s繩=s物
等臂
相等
滑輪類型 拉力的特點(diǎn) 距離的特點(diǎn) 實(shí)質(zhì) 補(bǔ)充說明
動滑輪
（軸隨物體移動） 能________，但不能改變力的方
向：___________
（提升物體時(shí)，不計(jì)繩重、滑輪重和摩擦） 費(fèi)距離：
____________ 動力臂為阻力臂兩倍的
_________杠桿
提升同一重物時(shí)，沿不同方向的拉力大小________
省力

s繩=2s物
省力
不同
2. 滑輪組：
（1）定義：___________和____________組合在一起，構(gòu)成滑輪組。
（2）特點(diǎn)：既能_________，又能______________________。
①拉力特點(diǎn)：____________
（不計(jì)動滑輪重、繩重和摩擦），
______________________（不計(jì)繩重和摩擦）；
定滑輪
動滑輪
省力
改變拉力的方向

②距離特點(diǎn)：________________；
③速度特點(diǎn)：____________。（n均為動滑輪上承擔(dān)重物的繩子股數(shù)）
(3)繞線規(guī)律：“奇動偶定”。
①當(dāng)動滑輪上承擔(dān)重物的繩子股數(shù)為奇數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)從____________開始繞線；
②當(dāng)動滑輪上承擔(dān)重物的繩子股數(shù)為偶數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)從____________開始繞線。
s繩=ns物
v繩=nv物
動滑輪
定滑輪
1. 輪軸：
（1）定義：輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。
（2）特點(diǎn)：動力作用在輪上時(shí)能省力。
（3）應(yīng)用：汽車方向盤、門把手、水龍頭。
知識點(diǎn)5 其他簡單機(jī)械
2. 斜面：
（1）定義：一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面。
（2）特點(diǎn)：能____________。（斜面越平緩，越省力）
（3）應(yīng)用：盤山公路、螺絲。
省力
W總＝W有＋W額
知識點(diǎn)6 有用功、額外功和總功
類別 定義（用動滑輪提升鉤碼為例）
有用功 動滑輪對鉤碼的拉力所做的功叫做有用功，用W有表示
（機(jī)械對外做的功為有用功）
總功 彈簧測力計(jì)的拉力所做的功，叫做總功，用W總表示
（人對機(jī)械做的功為總功）
額外功 用動滑輪提升鉤碼時(shí)，不可避免地要克服動滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素的影響而多做一些功，這部分功叫做額外功，用W額表示
（總功與有用功之差）
三者的關(guān)系 總功等于有用功與額外功之和，即___________________________
注意：大量實(shí)驗(yàn)表明，動力對機(jī)械所做的功總是大于機(jī)械對外所做的功（有用功）。事實(shí)上，使用任何機(jī)械都不能省功。
1. 定義：____________跟__________的____________叫做機(jī)械效率。
2. 公式：____________。
3. 說明：使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是____________的，它通常用百分?jǐn)?shù)表示且沒有單位。
有用功
知識點(diǎn)7 機(jī)械效率
總功
比值

小于1
4. 理解：
（1）機(jī)械效率的高低同時(shí)取決于有用功和總功兩個(gè)因素，不能理解為“有用功多，機(jī)械效率就高”或“總功多，機(jī)械效率就高”。
（2）同一機(jī)械的機(jī)械效率不是固定不變的，提起的重物不同，機(jī)械效率的高低不同。
（3）機(jī)械效率和功率之間沒有因果關(guān)系。
（4）機(jī)械效率的高低與____________、____________、____________、____________________________有關(guān)，與物體被提升的高度、滑輪的繞線方式、做功多少、是否省力無關(guān)。
物重
動滑輪重
繩重
機(jī)械各部分間的摩擦
1. 實(shí)驗(yàn)原理：_________________。
知識點(diǎn)8 測量滑輪組的機(jī)械效率


刻度尺
彈簧測力計(jì)
物重G
物體上升的高度h
拉力F
繩子自由端移動的距離s
刻度尺
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該一邊______________________________拉動彈簧測力計(jì)，一邊讀數(shù)。
5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
（1）同一滑輪組，所提____________，其機(jī)械效率____________。
（2）提升等重的物體，滑輪組的_____________________________，其機(jī)械效率____________。
（3）同一滑輪組，提升同一物體，提升的____________，其機(jī)械效率____________。
沿豎直方向緩慢、勻速
物體越重
越高
動滑輪越重、摩擦力越大
越低
高度不同
相同
6. 滑輪組、斜面的機(jī)械效率：（忽略繩重和輪、軸之間的摩擦）
類型 有用功W有 額外功W額 總功W總 機(jī)械效率η
W有=Gh W額=G動h W總=Fs=F×nh或
W總=W有+W額=
Gh+G動h
(s=nh)
類型 有用功W有 額外功W額 總功W總 機(jī)械效率η
W有=fs物 — W總=Fs=Fns物
(s=ns物)
W有=Gh W額=fs W總=Fs或
W總=W有+W額=Gh+fs
注意：h為物體上升的高度，s為繩子自由端移動的距離，s物為物體移動的距離，f為接觸面對物體的摩擦力。

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