人教版物理八年级 章末复习学案(第十二章 简单机械)

章末复习(第十二章 简单机械)
一、杠杆
1.定义:在 的作用下,能绕着固定点 的硬棒,叫做杠杆。

从 到
的距离,叫力臂。

杠杆的五要素包括: 、 、 、 、 。

2.杠杆平衡条件的表达式: 。

3.杠杆的分类
二、滑轮
4.定滑轮:可以 ,但不能 ;实质是一个 杠杆。

5.动滑轮:可以 ,但不能 ;实质是一个 杠杆。

6.滑轮组:由定滑轮和动滑轮组合而成,既可以 ,又可以 。

(1)关系:在忽略滑轮重、绳重和摩擦的情况下,用滑轮组提升重物,动滑轮上有几段绳子承担物重,所用拉力F 就是物重G 物的几分之一,即 ;绳自由端移动的距离s 就是物体上升高度h 的几倍,即 。

(2)滑轮组的绕绳问题:通常来说,先确定承担物重的绳子的段数n ,然后根据“奇动偶定,由内向外”的原则绕绳。

(3)注意
①绕绳时,所画的线要直,并且要与滑轮外侧相切;一般情况下,要在最后一段(最外层)绳子的末端用箭头标出拉力
的方向。

②确定滑轮组绕绳时要注意一些特殊的要求,比如“最省力”“人要站在地面上”“向下拉”等。

三、其他简单机械
7.轮轴:动力作用在轮上时是 机械,动力作用在轴上时是 机械。

生活举例:方向盘、门把手等。

8.斜面:可以 ,但是费 。

生活举例: 等。

四、机械效率 9.三种功
(1)有用功:为了达到目的必须要做的功,用W 有表示。

(2)额外功:对人们无用但不得不做的功,用W 额表示。

产生额外功的原因:
名称 力臂关系
力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 l 1 l 2
F 1 F 2
省力、
撬棒、铡刀、羊角锤、起子
费力
杠杆 l 1 l 2
F 1 F 2
、
省距离 理发剪刀、钓鱼竿、镊子、筷子
等臂
杠杆 l 1 l 2
F 1 F 2
不省力、
不费力
天平、定滑轮。

(3)总功:我们把与之和叫总功,用W总表示。

总功、有用功和额外功的关系可表示
为。

10.机械效率
(1)定义:物理学中,将叫做机械效率。

(2)公式:。

说明:①不可避免,因此有用功总是总功,所以机械效率总
是。

②机械效率通常用表示,它单位。

③机械效率的高低表示,并不是机械做功的多少。

11.计算总功、有用功、额外功的方法
(1)总功的计算方法
①定义法:W总=Fs;
②W总=W有+W额;
③公式法:W总=或W总=。

(2)有用功的计算方法
①定义法:W有=Gh,W有=fs;
②W有=W总-W额;
③公式法:W有=W总η。

(3)额外功的计算方法:W额=W总-W有。

1.定滑轮、动滑轮、滑轮组的区别与联系
知识点解说图示
定滑轮
概念轴固定不动的滑轮
实质等臂杠杆
优点与不足可以改变力的方向,但不省力
动滑轮
概念轴随物体一起运动的滑轮
实质动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
优点与不足能省一半的力,但多移动一倍的距离,且不能改变力的方向
滑轮组
构成由定滑轮与动滑轮组成
优点与不足既省力又能改变力的方向,但同时要多移动距离
2.机械效率的计算方法
各种机械
W 有
W 额
W 总
η
拉力F 、绳子自由端移动距离
s 、物体上升高度h 、物重G 、动滑轮重G 动
W 有=Gh
W 额=G 动h
(不计绳重与摩
擦)
W 总=Fs=W 有+
W 额=Gh+G 动h
η=
==
=,
或η=
=
(续表
)
省力规律
在不考虑绳重、滑轮重和摩擦的情况下,使用滑轮组时,有n
段绳子承担物重,所用的拉力就是物重的,即F=
绕绳原则
“奇动偶定”,即承担物重的绳子段数是奇数时,绳子的起点
在动滑轮上;承担物重的绳子段数是偶数时,绳子的起点在定滑轮上。

在连接滑轮组时,还要注意最后一段绳子的方向
各种机械
W 有
W 额
W 总
η
拉力F 、绳子自由端移动距离
s 、物体上升高度h 、物重G 、动
滑轮重G 动
W 有=Gh
W 额=G 动h
(不计绳重与摩
擦)
W 总=Fs=W 有+
W 额=Gh+G 动h
η=
== =,
或η=
=
注:n 为承重绳子段数
拉力F 、物重G 、物体匀速移
动时与地面间的摩擦力f 、物体
W 有=fs 物
W 额=W 总-W 有
=F ·ns 物-fs 物
W 总=Fs=F ·ns 物
η=
=
=
=
3.机械效率的测量
移动距离s 物、绳子自由端移动距离s
注:n 为连接动 滑轮的绳子段数
将物体沿斜面由底端拉到顶
端:拉力F 、物重G 、斜面长l 、斜面高h 、物体匀速移动时与斜面间的摩擦力f
W 有=Gh
W 额=fl
W 总=Fl ,或
W 总=Gh+fl
η=
=,
或η=
名称 测量斜面的机械效率
测量滑轮组的机械效率
原理
η= =
示意图
操作 沿斜面 拉动物体 沿竖直方向 拉动弹簧测力计
工具 弹簧测力计、刻度尺
测量量
物重G 、物体上升的高度h 、拉力F 、弹簧测力计移动的距离s
斜面的机械效率与斜面的
和 有关。

斜面越光滑、越陡,机械效率越
①同一滑轮组,提升的重物越重,机械效率
越 ;
②提升相同的重物,滑轮组中动滑轮的个数
越多,机械效率越 ,但越省力;
③利用定滑轮、动滑轮、滑轮组提升同一重
物上升相同的高度,机械效率的大小关系为 ;
④滑轮组的机械效率与物体上升高度、物体
移动速度等
额外功
物体与斜面间存在摩擦,故W 额=fs 在不计绳重和摩擦的情况下,
要克服动滑轮
4.机械效率与功率的区分
命题点1滑轮
(1)图甲中,旗杆顶部的滑轮为滑轮,其实质是一个杠杆,优点是可以改变。

(2)图乙中,电动起重机上装有滑轮,其实质是一个杠杆,优点是可以
(不计滑轮重、绳重和摩擦)。

命题点2机械效率
(1)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”实验中,克服钩码重力所做的功是功,克服动滑轮重、绳重和摩擦所做的功是功,有用功和额外功的总和是功。

(2)最少测量个物理量就能测量出滑轮组的机械效率。

产生的
原因
重做额外功,故W额=G动h
提高方法
①使斜面;
②斜面的倾斜程度
①动滑轮的自重;②摩擦;
③物重
公式
推导η斜面===
η组====
项目机械效率功率
物理意义有用功在总功中所占比例表示做功的快慢定义有用功跟总功的比值功和做功所用时间之比定义式η=
单位无瓦特(W)
命题点3盘山公路
如图所示是一个盘山公路,之所以要把上山的公路修成这般模样,是因为盘山公路相当于简单机械中
的,使用它可以。

实验一探究杠杆的平衡条件
(1)理解杠杆平衡:杠杆或转动。

(2)实验装置:如图所示。

(3)进行实验:①调节杠杆两端的,使杠杆在位置平衡,目的是消除杠杆对杠杆平衡的影响,便于测量力臂。

②实验过程中移动钩码位置使杠杆再次平衡,目的是便于从杠杆上直接读出,记录数据。

③改变力和力臂的大小,再做几次实验。

(4)得出结论:杠杆的平衡条件是(文字式);写成公式为
或。

(5)评估交流:①进行完实验后,有的同学发现,杠杆的平衡条件也可以表达为“动力+动力臂=阻力+阻力臂”,你同意这个观点吗?请说明理由:。

②为了方便确定力的大小,有的同学想到利用弹簧测力计来代替钩码直接读取示数,如图所示,但发现读出的示数偏大,原因是。

实验二探究影响滑轮组机械效率的因素
(1)实验装置:如图所示。

(2)
测量工具:
、 。

(3)设计实验:分别测量出钩码重力G 、钩码被提升高度h 以及拉力F 、绳自由端移动距离s ,然后利用公式
计算出滑轮组的机械效率。

(4)收集数据:实验数据如下表所示。

(5)得出结论
①比较1、2两次实验数据可得:同一滑轮组的机械效率与物体被提升高度 。

②比较3、4两次实验数据可得:同一滑轮组, ,机械效率越高。

▶类型一 杠杆
1. 如图所示的工具中,在使用时可以省距离的是
( )
2. 如图所示是指甲剪的示意图,F 是剪指甲时施加的一个力,则下列关于指甲剪的说法正确的是
( )
A .指甲剪只由一个杠杆组成
B .指甲剪由两个杠杆组成
C .对杠杆ABC ,若以B 为支点,则动力臂是l
D .对杠杆ABC ,若以B 为支点,则动力臂是BC
3. (多选)小明用独轮车搬运砖头,车箱和砖头的总质量是120 kg,独轮车的有关尺寸如图所示。

推车时,下列说法正确的是(g 取10 N/kg) ( )
次数
钩码所受
的重力G/N
钩码被提升
高度h/m 拉力
F/N
绳自由
端移动
距离s/m
机械效
率η 1 1 0.1 0.7 0.3 47.6% 2 1 0.2 0.7 0.6 47.6% 3 2 0.1 1.1 0.3 60.6% 4
4
0.1
2.0
0.3
66.7%
A.独轮车是省力杠杆
B.动力臂是0.7 m
C.阻力臂是0.3 m
D.人手施加竖直向上的力F的大小是1500 N
4.如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,若每个钩码的质量为50 g,为了让杠杆在水平位置平衡,下列判断正确的是()
A.在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B.在B点用弹簧测力计竖直向下拉,当示数为0.5 N时,能使杠杆平衡(g取10 N/kg)
C.用弹簧测力计在B点拉,无论如何改变用力方向都要省力
D.用弹簧测力计在A点拉,无论如何改变用力方向都要费力
5.如图所示,轻质杠杆OMN上挂一重物,为使杠杆在图中位置平衡,请在N端画出最小力的示意图。

6.如图所示是小王探究“杠杆的平衡条件”的装置,每个钩码重为0.5 N(钩码个数若干),弹簧测力计量程为0~5 N。

(1)将该装置置于水平桌面上,静止时处于图甲所示状态。

为使杠杆在水平位置平衡,小王应将杠杆右端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)移,这样做的好处是。

(2)图乙中杠杆恰好水平平衡,若在A点下方再挂一个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,则需将B点的钩码向右移动格。

(3)图丙中杠杆每个小格长度均为5 cm,在C点竖直悬挂4个重为0.5 N的钩码,当在D点用如图所示动力F拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力臂为cm,动力F为N。

▶类型二滑轮
7.如图所示,在研究动滑轮特点的实验中,如果物体重为1 N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,则弹簧测力计的读数为
()
A.1 N
B.0.5 N
C.2 N
D.1.5 N
8.如图所示,画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。

▶类型三机械效率
9.生产、生活中常常会用到各种机械设备,下列说法中不正确的是()
A.任何机械设备的机械效率总小于1
B.减小机械内部摩擦可以提高其机械效率
C.提高机械设备的机械效率可以节能减排
D.使用机械设备做功越快,其机械效率越高
10. (多选)某建筑工地上,一台起重机10 s内将重1.5×104 N的物体匀速提升3 m。

起重机吊臂上的滑轮组如图所示,滑轮组的机械效率为75%。

下列分析正确的是()
A.拉力F的大小为7.5×103 N
B.有用功的大小为4.5×104 J
C.额外功的大小为1.5×104 J
D.拉力F的功率为6.0×103 W
11.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度。

若F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是()
A.力F1和F2做功的功率相同
B.力F1和F2做的总功相同
C.两个滑轮组机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
12.如图所示,在斜面上将一个重为15 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力F=6 N,斜面长s=1.2 m,斜面高h=0.3 m。

下列说法正确的是()
A.克服物体重力做功7.2 J
B.额外功为1.8 J
C.物体受到的摩擦力为2.25 N
D.斜面的机械效率为37.5%
13.提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用,测量机械效率的实验装置如图所示(每个动滑轮重相同,忽略摩擦及绳重)。

(1)实验中应拉动弹簧测力计。

(2)实验过程中收集到a、b、c三组实验数据如下。

装置钩码重/N 钩码上升的高度/m 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动的距离/m
a 2 0.1 1.5 0.2
b 2 0.1 1.0 0.3
c 5 0.1 2.0 0.3
计算出a组实验的有用功为J,机械效率为。

(3)比较a、b两组的机械效率,它们的关系是ηaηb。

若提升相同重物到相同高度,与a装置相比,b装置的优势是。

比较b、c滑轮组,它们机械效率的关系是ηbηc,影响它们机械效率高低的因素是。

14.质量为1.8 t的小汽车陷入泥泞中,在大家都一筹莫展的时候,聪明的小红很快想到了办法,利用所学滑轮组知识,带领大家将小汽车顺利拉出。

如图所示,若小汽车所受阻力为车重的0.2,滑轮组的机械效率为80%,求:(g取10 N/kg)
(1)小汽车所受的阻力f。

(2)绳子自由端的拉力F1。

(3)树承受的拉力F2。

(4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,拉力F1的功率。

参考答案【核心要点突破】
1.力转动支点力的作用线动力(F1)
动力臂(l1)阻力(F2)阻力臂(l2)支点(O)
2.F1l1=F2l2
3.><费距离<>费力==
4.改变力的方向省力等臂
5.省一半的力改变力的方向省力
6.改变力的方向省力(1)F=s=nh
7.省力费力
8.省力距离盘山公路
9.(2)克服机械自重、克服摩擦做功等
(3)有用功额外功W总=W有+W额
10.(1)有用功跟总功的比值(2)η=
①额外功小于小于1
②百分数没有
③有用功在总功中所占的比例大小
【教材知识纵横】
3.匀速匀速粗糙程度倾斜程度
高高低η定>η动>η组无关光滑增大减小减小增加4.P=
【教材图片解读】
命题点1(1)定等臂力的方向
(2)动动力臂是阻力臂2倍的省力
省一半的力
命题点2(1)有用额外总(2)2
命题点3斜面省力
【重点实验再现】
实验一(1)静止匀速(3)①螺母水平自重②水平力臂数值(4)动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2 =(5)①不同意,不同性质的物理量相加没有实际意义②弹簧测力计的拉力没有与杠杆垂直(或弹簧测力计的轴线没有与杠杆垂直)
实验二(2)弹簧测力计刻度尺
(3)η==
(5)①无关②所提升物体越重
【中考真题链接】
1.A解析：食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,可省距离,故A符合题意;裁剪刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,费距离,故B不符合题意;钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,费距离,故C不符合题意;核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,费距离,故D不符合题意。

2.C解析：由图可知,杠杆ABC的下面由两个杠杆组成,这两个杠杆的支点在最右侧,所以指甲剪由三个杠杆组成,故A、B错误;对杠杆ABC,若以B为支点,动力臂为支点到动力作用线的距离,所以l为动力臂,故C正确,D错误。

3.AC解析：由图可知:独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A正确;
支点在车轮的轴上,力F为动力,所以动力臂的长度为1 m,阻力是G,阻力臂的长度为0.3 m,故B错误,C正确;砖头及车厢的总重:G=mg=120 kg×10 N/kg=1200 N,由杠杆平衡条件可知F1l1=Gl2,人手施加竖直向上的力:F== =360 N,故D错误。

4.D解析：每个钩码的重力为G=0.05 kg×10 N/kg=0.5 N,设每个小格长度为L,则O点左侧力与力臂的乘积为1 N×3L;在A点挂4个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为2 N×2L>1 N×3 L,杠杆不能平衡,故A错误。

在B点用弹簧测力计竖直向下拉,当示数为0.5 N时,杠杆右侧力与力臂的积为0.5 N×5L<3 N×L,杠杆不能平衡,故B错误。

用弹簧测力计在B点拉,根据杠杆平衡条件知,当改变用力方向使动力臂小于3L时,拉力要大于1 N,杠杆才能平衡,要费力,故C错误。

用弹簧测力计在A点竖直向下拉,根据杠杆平衡条件知,1 N×3L=F×2L,则使杠杆平衡的最小拉力为1.5 N;当力的方向改变时,力臂减小,无论如何改变用力方向力都要大于1.5 N,都要费力,故D正确。

5.如图所示
6.(1)左消除杠杆重力对实验的影响,且便于测量力臂(2)1(3)10 3
7.B解析：根据题意,可知弹簧测测力计的示数F示=F拉===0.5 N。

8.如图所示
9.D
10.BCD解析：滑轮组承担物重绳子的段数:n=2。

有用功:W有=Gh=1.5×104 N×3 m=4.5×104 J,故B正确。

由η=得,总功:W总===6×104 J,
拉力端绳子移动的距离:s=nh=2×3 m=6 m,
由W总=Fs得,拉力:F===1×104 N,故A错误。

由W总=W有+W额得,额外功:W额=W总-W有=6×104 J-4.5×104 J=1.5×104 J,故C正确。

拉力功率:P===6×103 W,故D正确。

11.D解析：因不计绳重及摩擦,故克服动滑轮重力所做的功为额外功,由η==
=可知,在相同时间内把重物G提升相同高度,甲、乙两滑轮组所做有用功相同,F1做的总功比F2做的
总功少,即甲做的额外功比乙做的额外功少,故甲的机械效率比乙高。

12.C解析：克服物体重力做功为W有=Gh=15 N×0.3 m=4.5 J,故A错误;拉力做的总功为
W总=Fs=6 N×1.2 m=7.2 J,则额外功为W额=W总-W有=7.2 J-4.5 J=2.7 J,故B错误;
由W额=fs得,物体受到的摩擦力为f===2.25 N,故C正确;斜面的机械效率为η=×100%=
×100%=62.5%,故D错误。

13.(1)竖直向上匀速(2)0.266.7%
(3)=省力<被提升物体的重力
14.(1)小汽车所受阻力为f=0.2G=0.2mg=0.2×1.8×103 kg×10 N/kg=3.6×103 N。

(2)滑轮组的机械效率为η===,
则绳子自由端的拉力为F1===1500 N。

(3)树承受的拉力为F2=2F1=2×1500 N=3000 N。

(4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,绳子自由端的运动速度为0.3 m/s,拉力F1的功率为P===F1v绳=1500 N×0.3 m/s=450 W。