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第十二熱章
人教版2024八年級
《簡單機械》
【學霸提優】
01
課標要求
02
重難突破
03
題型講解
04
思維導圖
1
課標要求
1.理解杠桿的定義、認識杠桿五要素、知道杠桿平衡條件、知道杠桿分類與應用
2.知道杠桿平衡條件在桿秤制作中的應用
3.理解滑輪的定義及分類、掌握定滑輪和動滑輪的
特點。
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重難突破
【考點1】
一、杠桿
（1）杠桿定義：在力的作用下繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。
①杠桿可直可曲，形狀任意。
②有些情況下，可將杠桿實際轉一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。
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重難突破
2.杠桿五要素
（1）支點：杠桿繞著轉動的點，用字母O表示。
（2）動力：使杠桿轉動的力，用字母F1表示。
（3）阻力：阻礙杠桿轉動的力，用字母F2表示。
①動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。
②動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉動的方向相反。
（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離，用字母l1表示。
（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，用字母l2表示。
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重難突破
3.杠桿的平衡條件
（1）杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉動都叫做杠桿平衡。
（2）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂=阻力×阻力臂。
（3）公式的表達式為：F1l1=F2l2。
①應用公式計算時，單位要統一，即動力和阻力的單位要用牛（N），動力臂和阻力臂的單位要相同。
②杠桿是否平衡，取決于力和力臂的乘積：乘積相等就平衡；否則沿著乘積大的那端轉動。
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重難突破
4.力臂的畫法
（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點O。
（2）畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時候要用虛線將力的作用線適當延長。
（3）在從支點O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點到垂足的距離就是力臂，用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過交點，從支點向力的作用線畫垂線，作出動力臂和阻力臂，在旁邊標上字母，l1和l2分別表示動力臂和阻力臂。
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重難突破
5.畫杠桿示意圖時應注意
（1）阻力作用點應畫在杠桿上：有部分同學認為阻力由石頭的重力產生，所以阻力作用點應畫在石頭重心上，這是錯誤的。
（2）確定阻力方向：當動力使杠桿繞支點順時針轉動時，阻力一定使杠桿逆時針轉動。
（3）力臂不一定在杠桿上：力臂可用虛線畫出并用大括號標明，也可用實線畫出。
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重難突破
6.杠桿的分類及應用
類型 力臂的大小關系 力的大小關系 特點 應用
省力杠桿 l1＞l2 F1＜F2 省力、費距離 撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗
費力杠桿 l1＜l2 F1＞F2 費力、省距離 縫紉機踏板、起重臂 人的前臂、理發剪刀
等臂杠桿 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距離；不費力、不費距離 天平，定滑輪
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重難突破
【典例1】
下列工具在使用過程中屬于省力杠桿的是（　C 　）
A．鑷子 B．船槳 C．獨輪車 D．托盤天平
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重難突破
【典例2】
晚飯后，媽媽帶著小豆和他兩歲的妹妹到文化活動中心玩蹺蹺板，如圖所示。媽媽和妹妹的總重力比小豆的重力大，蹺蹺板水平平衡時，小豆比媽媽離轉軸 　遠 　（選填“遠”或“近”）；若媽媽放下懷抱中的妹妹（媽媽的位置不變），為了保持蹺蹺板水平平衡，小豆應適當 　靠近 　（選填“遠離”或“靠近”）轉軸。
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重難突破
【考點2】滑輪
1.滑輪
（1）滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉動的輪子叫滑輪。因為滑輪可以連續旋轉，因此可看作是能夠連續旋轉的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。
（2）滑輪分類：定滑輪和動滑輪。
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重難突破
2.定滑輪工作特點
（1）定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變；定滑輪實質是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向。
（2）定滑輪的特點：通過定滑輪來拉鉤碼并不省力，通過或不通過定滑輪，彈簧測力計的讀數是一樣的，可見，使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便。
（3）定滑輪的原理：定滑輪實質是個等臂杠桿，動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。
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重難突破
3.動滑輪工作特點
（1）動滑輪使用時，滑輪隨重物一起移動；動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省力，多費1倍距離。
（2）動滑輪的特點：使用動滑輪能省一半力，費距離；這是因為使用動滑輪時，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔鉤碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力，但是動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費了距離。
（3）動滑輪的原理：動滑輪實質是個動力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿。
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重難突破
4.滑輪組及其工作特點
（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組;使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。
（2）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力 若忽略滑輪重，則有 ；其中n為承擔物重的繩子的段數 ；
（3）用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍；設物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s=nh（n表示承擔物重的繩子的段數）。
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重難突破
5.滑輪組的組裝與設計
（1）求繩子股數：根據省力情況，用F＝G求繩子股數n＝，當n不是整數時，要采用“只入不舍”的方法處理小數位。拉力移動的距離s＝nh。
（2）確定需要的定、動滑輪個數：動滑輪的個數N是根據求出的繩子的股數n來確定的。當n為奇數時，動滑輪的個數為N＝ (n－1)，當n為偶數時，動滑輪的個數為N＝ n。
（3）找繩子的起始端：依據“奇動偶定”的原則判斷。當n為奇數時，繩子的起始端拴在動滑輪的掛鉤上；當n為偶數時，繩子的起始端拴在定滑輪的掛鉤上。
2
重難突破
6.輪軸
（1）輪軸：由輪和軸組成的，能繞共同的軸線旋轉的簡單機械叫做輪軸。例如汽車方向盤、轆護等。
（2）輪軸的實質：輪軸相當于一個杠桿，輪和軸的中心O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。
（3）輪軸的特點：因為輪半徑大于軸半徑，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2。使用輪軸可省力，但是動力作用點移動的距離大于用輪軸提升的重物（鉤碼）所通過的距離。
2
重難突破
【典例1】
小明用如圖所示的滑輪組，將重為6N的物體勻速提升到一定高度，在此過程中，手拉力的大小實際應該是（　A　）
A．大于3N B．等于2N
C．等于3N D．大于2N小于3N
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重難突破
【典例2】
如圖是升旗時旗桿頂端的裝置，它是　 定 　滑輪（選填：“定”“動”）。它的優點是　改變力的方向 　。
2
重難突破
【考點3】機械效率
1.有用功和額外功
（1）有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。
（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。
（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。
（4）總功的計算：W總=Fs；W總=W有用+W額外
（5）有用功的計算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外
（6）額外功的計算方法：W額外=G′h，W額外=f摩s；W額外=W總-W有用
2
重難突破
2.機械效率的概念
（1）概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數表示。
（2）計算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，則： 。
由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。
（3）提高機械效率的主要辦法
①在有用功一定時，盡量減少額外功，采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施。
②在額外功一定時，增大有用功，在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力，充分發揮機械的作用。
2
重難突破
3.機械效率的大小比較
（1）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定，不能理解成：“有用功多，機械效率高”或“總功大，機械效率低”。
（2）當總功一定時，機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高；
（3）當有用功一定時，機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高；
（4）當額外功一定時，機械所做的總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高。
2
重難突破
【典例1】
如圖所示，用25N的水平拉力拉著重200N的物體在水平面上向左勻速移動5m，物體所受摩擦力為20N，則輕繩對物體的拉力為 　 20 　N，機械效率為80% 　 　。
3
題型講解
【題型一 杠桿的分類】
如圖所示的用具中，屬于等臂杠桿的是（　C　）
A．鐵絲剪 B．鑷子 C．天平 D．夾菜筷子
3
題型講解
【題型二 杠桿的平衡】
如圖所示，在輕質杠桿上吊一重物G，在一端施加一個始終與杠桿垂直的動力F，使杠桿緩慢地從水平位置OB轉至OA，則在轉動過程中（　C　）
A．F變大 B．F先變大后變小
C．F變小 D．F先變小后變大
3
題型講解
【題型三 滑輪的識別】
小明同學按題圖所示進行實驗操作（不計繩重和輪的摩擦），則下列幾種描述中正確的是（　D　）
A．F1＜F2＜F3 B．F1＞F2＞F3
C．F1＞F2＜F3 D．F1＝F2＝F3
3
題型講解
【題型三 動滑輪與定滑輪的特點】
如圖所示，重為120N的物體M，在40N的拉力作用下，以0.2m/s的速度在水平面上做勻速直線運動，（不計滑輪和繩子之間的摩擦）則（　AD 　）
A．彈簧測力計的示數為20N
B．物體M所受到的合力為80N
C．物體受到的摩擦力為40N
D．拉力F的功率為4W
3
題型講解
【題型四 機械效率】
C
3
題型講解
【題型五 滑輪組機械效率的計算】
C
如圖所示，某工人用滑輪組在5s內把重240N的物體提高1m，所用的拉力為150N，下列說法正確的是（　C　）
A．繩子移動的速度0.2m/s
B．克服物體重力所做的功300J
C．該滑輪組的機械效率80%
D．拉力做功功率48W
4
思維導圖
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