初三自然科学认识简单机械知识精讲 浙江版

【同步教育信息】一. 本周教学内容：第三节 认识简单机械重点、难点：理解杠杆的平衡条件，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的结构及特点以及它们的应用。

理解机械效率并学会测量的方法。

［教学过程］一、杠杆1、定义：一根硬棒如果在力的作用下，能够绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

注意：杠杆的形状各异，可以是直的，也可以是弯的。

2、杠杆的五要素（1）支点（O ） （2）动力（F 1） （3）阻力（F 2） （4）动力臂（l 1） （5）阻力臂（l 2）1l ：从支点到动力作用线的距离2l ：从支点到阻力作用线的距离3、杠杆的平衡条件（1）杠杆的平衡状态杠杆静止、杠杆匀速转动（2）杠杆的平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂 即：2211l F l F =或2112l l F F = 动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

（3）为何要调节成水平位置平衡？倾斜状态力臂比杠杆上的刻度小，所以为了直接根据杠杆上的刻度读出力臂，把杠杆调节成水平位置。

4、杠杆的分类（1）2121F F l l <>、 省力杠杆 如：铡刀、铁锹（2）2121F F l l ><、 费力杠杆 如：钓鱼杆（3）2121F F l l ==、 等臂杠杆 如：天平注意：在支点和动力作用点确定的情况下，沿与支点和力的作用点的连线垂直的方向用力，力臂是最长的，力是最省的。

5、人体上的杠杆二、滑轮滑轮是一个周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。

滑轮根据它的不同使用方法可分为三种类型。

1、定滑轮（1）定义：在工作的时候，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。

使用时，轮子在不停地转动，但位置不变。

这种定滑轮我们日常生活经常见到如升国旗。

旗杆顶上装一个定滑轮，人站在地上就能把旗子升到高处。

使用定滑轮与不使用定滑轮而直接用手去提拉，用力的大小是相等的，即使用定滑轮不省力。

使用定滑轮不省力也不费距离。

定滑轮实质是一个等臂杠杆，所以，根据杠杆平衡条件可知动力Ｆ1等于阻力Ｆ2，即不省力，因此不省力也不费距离。

2、动滑轮在工作的时候，滑轮和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。

不用动滑轮而直接用手来达到同样的目的时用力的方向相同，即使用动滑轮不能改变力的方向。

但使用动滑轮能省一半力。

使用动滑轮时，两段绳子承担总重，每段绳子只承担总重的一半，所以使用动滑轮省一半力。

使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。

动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。

所以，根据杠杆平衡条件可知动力Ｆ是阻力Ｆ的一半。

因为省一半力，所以要多移动距离，即动力移动的距离是阻力移动的距离的二倍。

定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力的方向，使用不方便。

于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了滑轮组。

3、滑轮组（1）把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。

它既省力，又可改变力的方向，使用方便。

由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组A. 绕成两段绳子时：F＝1／2G总，S＝2 h。

这时只有两段绳子总重，最后从定滑轮绕出的一段只改变力的方向，不承担重力，所以动力是总重的二分之一。

B. 绕成三段绳子时：F＝1／3G总，S＝3h。

最后一段从动滑轮绕出来直接承担重力，因此这时有三段绳子承担总重，所以动力是总重的三分之一。

（2）分析归纳：使用滑轮组的时候，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的动力就是总重的几分之一，动力（或绳子自由端）移动的距离S就是重物升高的距离h的几倍。

即F＝１／nG总，S＝nh，n为绳子的段数，省了力就要多移动距离。

由上可知，要求动力的大小和移动距离的多少，关键是能根据滑轮组的挂线方法判断出绳子段数n，而判断n的关键是看从滑轮中绕出来的最后这一段若是从定滑轮绕出来的，则这段只改变用力方向而不承担重力，因此不计算在内；若最后这一段是从动滑轮绕出来的，则这段绳子直接承担重力，因此要计算在内。

（3）绕绳子的规律：段数为偶数时，绳子固定端与定滑轮框架上的挂钩相连；为奇数时，绳子固定端与动滑轮框架上的挂钩相连。

三、机械效率1、有用功、额外功和总功有用功（W有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功额外功（W额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功总功（W 总）：有用功与额外功的总和叫总功W 额外＝W 总－W 有用2、机械效率机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率注：有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

机械效率用百分数表示，没有单位。

例：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%，也可以说有用功在总功中占有70%，另30％做的是额外功。

3、提高机械效率采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。

（1）减小摩擦（2）减小机械本身的重力4、斜面－－一种可以省力的简单机械例：盘山公路－－斜面越缓越省力【典型例题】例1：某根绳子能承受的最大拉力为200牛，请设计一滑轮组，用它来匀速提起重780牛的物体，不计动滑轮的重力和摩擦力。

分析：n ＝G ／F ＝780牛／200牛＝3.9，则n 取四段。

题目再延伸一下，若动滑轮重30牛，则滑轮组又应当怎样装配？解答：n ＝G 总／F ＝780牛＋30牛／200牛＝4.05。

则n 应取五段，若要求使用也方便，改为向下使用拉力，则只要再增加一个定滑轮就行了。

这里要注意n 的取值方法，不能用常用的四舍五入法，而应采用“进一法”取整数。

否则，绳子实际的拉力超过它的最大限度而无法工作。

例2：用如图所示的滑轮组提升重为600牛的重物，动滑轮重20牛，重物移动的距离为2米，则拉力要多大？（摩擦及绳的重力不计）拉力所做的功是多少焦？分析：310220600=+=F （牛） W ＝Fs ＝310牛×4米＝1240焦提升重物所做的功是多少焦？W ＝G 物h ＝600牛×2米＝1200焦提升动滑轮所做的功是多少焦？W ＝G 动h ＝20牛×2米＝40焦求：该滑轮组的机械效率%8.96%10012401200%100=⨯=⨯=焦焦总有用W W η【模拟试题】（答题时间：60分钟）1、作出各图的动力、阻力、动力臂及阻力臂2、如图所示，杠杆两边分别挂2个和4个相同的钩码，杠杆平衡，下列哪种情况还能保持平衡（ ）A. 两边钩码各向支点处移近一格B. 两边钩码各向支点处移远一格C. 两边钩码各减少一半D. 两边钩码各减少一个3、一支杠杆，动力臂与阻力臂之比为20：1，则阻力跟动力之比为 ，用它来撬石块，石块重为800牛，则所需动力为 牛。

4、一条扁担长2米，前端挑20牛，后端挑80牛，则肩膀应该离扁担前端 米处，才能使扁担平衡。

若两端各增加10牛，则支点应向何方移动？移动多少？5、如图物体重为500牛，AO 长为50厘米， BO 长为20厘米，则F 1＝ 牛，F 2＝ 牛。

6、如下图，每个钩码质量为50克，则弹簧测力计示数为 牛，若测力改成倾斜方向拉，则测力计示数将 ，原因是 。

、某人要一端抬起一根重为1000牛的粗细均匀的木头，他至少需 牛的力。

8、如下图，杠杆处于平衡状态，A 点所挂钩码均相同，若要使竖直方向上的拉力F 减小为原来的一半，杠杆仍然平衡，则采用的方法是：一二。

9、如图所示的简单机械中能省距离的杠杆是（）10、如图为脚踩式垃圾箱的示意图，下列说法正确的是（）A. 两杠杆均为省力杠杆B. 两杠杆均为费力杠杆C. ABC为省力杠杆D. A’B’C’为省力杠杆11、如图O为支点，在A端施加一个力使杠杆在水平位置平衡，则这个杠杆（）A. 一定省力B. 一定费力C. 不省力也不费力D. 都有可能12、某人用撬棒撬石头，则所需力最小的是（）A. F1最小B. F2最小C. F3最小D. 无法确定13、如图，用所示杠杆拉重物，拉力方向始终跟杠杆保持垂直，则从A位置拉到B位置过程中，拉力F的变化情况是（）A. 逐渐变小B. 逐渐变大C. 始终不变D. 先变大，后变小14、一不法商贩在秤砣上粘了一小铅片，用这样的杆秤测得物体的质量比实际质量（）A. 偏大B. 偏小C. 相同D. 都有可能15、使用滑轮组提起20牛的重物，使它上升0.4米，作用在绳子自由端的拉力为8牛，拉力的作用点上升了1.2米，拉力对滑轮所做的功为____焦，这个功叫____功。

滑轮克服物体重力所做的功为____焦，这个功叫____功。

用来克服滑轮重力和摩擦力所做的功是____焦，这个功叫____功，这个滑轮组的机械效率是____。

16、使用任何机械都要做额外功，额外功只能____，不能____，所以机械效率总是____。

17、要提高机械效率，关键在于减小_____功。

我们可以用__________或_______减小摩擦，还可以通过简比____结构，____机械自重等方法，来提高机械效率。

18、斜面长5米，高1.5米，把重为800牛的物体匀速推向斜面顶端。

若斜面是光滑的，则推力为____牛，如果斜面不光滑，所用推力为300牛，则斜面的机械效率为____。

19、关于机械效率，下列说法中正确的是（）A. 做功越多机械效率越高B. 实际生产中使用机械比不使用机械做功的效率高C. 使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率是百分之百D. 有用功与总功的比值越大，机械效率越小。

20、某机器的机械效率的大小，正确的可能是（）A. 0.07%B. 82%C. 100%D. 120%21、某人用手将一物体竖直举高3米和用机械效率为80％的斜面将它升高3米，比较这两种情况下人所做的功用斜面使物体上升做的功多还是用手竖直举高物体做的功多（）A. 用斜面使物体上升做的功多B. 用手竖直举高物体做的功多C. 两种情况做的功一样多D. 无法比较22、使用机械效率高的机械，一定（）A. 省距离B. 省时间C. 省力D. 省功23、已知甲机器的机械效率是65％，乙机器的机械效率是80％，那么下列说法中正确的是A. 甲机器一定比乙机器省力B. 甲机器一定比乙机器省距离C. 甲机器做的有用功一定比乙机器多D. 以上说法都不对24、斜面高度为h，长度为L，用一个平行于斜面的力把重为G的物体匀速拉到斜面顶端。

拉力所做的功为W，则斜面和物体间的摩擦力为（）25、如图所示装置，两个连在一起的定滑轮同轴转动，绳在滑轮上不滑动，设拉力为F，物体重力为G，大定滑轮半径为R，小定滑轮半径为r，则机械效率为（）26、如图所示，某人用F=28牛的力提起重物，已知滑轮组的机械效率是 70％，求物体的质量。

27、有一斜面长L=8米，高h=2米，把质量m=200千克的物体沿斜面拉到顶端。

若受到阻力是物重的0.1倍，求斜面的机械效率。