最新人教版初中物理第十二章《简单机械》知识点大全

知识点1：杠杆

1.概念：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒叫杠杆。

2.五要素：一点（支点）、二力（动力、阻力）、两力臂（动力臂、阻力臂）。

（1）支点，杠杆绕着转动的点，用“O”表示；

（2）动力是使杠杆转动的力，一般用“F1”表示；

（3）阻力是阻碍杠杆转动的力，一般用“F2”表示；

（4）动力臂即支点到动力作用线的距离，一般用“L1”表示；

（5）阻力臂即支点到阻力作用线的距离，一般用“L2”表示。

补充：

（1）动力和阻力的作用点都在杠杆上。

（2）力臂的画法：作用点到力作垂线，用带双箭头的实线表示。

知识点2：杠杆平衡

1.概念：杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动叫杠杆平衡。

4.杠杆平衡的条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；

公式表达为：F1L1＝F2L2。

知识点3：杠杆的分类

1.省力杠杆：其特点是L1＞L2，F1＜F2，省力但费距离。举例：起瓶器、撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等

2.费力杠杆：其特点是L1

3.等臂杠杆：其特点是L1＝L2，F1＝F2，不省力也不省距离，能改变力的方向。举例：天平、杆秤、案秤等。

（通俗的讲：省事的大多是费力的，比如吃饭的筷子，火钳等；省气的大多是省力杠杆，比如钢丝钳等。）

4.判断是省力杠杆或者费力杠杆的方法：

（1）比较力臂长短。（2）比较力的大小。（3）比较距离的长短。

知识点4：定滑轮

（常见的简单机械有：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。滑轮是变形的杠杆）

1.概念：使用时轮轴固定不变的滑轮叫定滑轮。

2.实质：等臂杠杆。

3.特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

4.对理想的定滑轮:若不计轮轴间摩擦，则拉力F=G物。绳子自由端移动距离S F（或速度v F）等于重物移动的距离S G（或速度v G）

知识点5：动滑轮

1.概念：使用时滑轮的轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。（可上下移动，

也可左右移动）

2.实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

3.特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

4.理想的动滑轮：若不计轴间摩擦和动滑轮重力，则拉力F=1/2G物；若只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=1/2（G物 + G动）。

绳子自由端移动距离S F（或v F）=2倍的重物移动的距离

S G（或v G）

知识点6：滑轮组

1.概念：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

2.特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

3.理想的滑轮组：若不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）

拉力F=1/n G物；只忽略轮轴间的摩擦，

则拉力F=1/n（G物 + G动）。绳子自由端移动距离S F（或

v F）＝n倍的重物移动的距离S G（或v G）。

4.组装滑轮组方法：首先根据公式n=（G物 + G动）/ F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。

知识点7：轮轴和斜面（其他简单机械）

1.轮轴：由轮和轴组成，能绕共同轴线轮与轴的简单机械叫做轮轴，半径较大者是轮，半径较小的是轴；

特点：当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆；动力作用在轴上则轮轴为费力杠杆。举例：门把手、汽车方向盘、扳手等。

2.斜面：斜面是一种简单机械，可用于克服垂直提升重物之困难。

特点：省力但是费距离。距离比和力比都取决于倾角：斜面与平面的倾角越小，斜面较长，则省力越大，但费距离；斜面与平面的倾角越大，斜面较短，则省力越小，但省距离。

举例：盘山公路、搬运滚筒、斜面传送带等。

补充：在不计算任何阻力时，斜面的机械效率为100%，如果摩擦力很小，则可达到很高的效率。即用F1表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。不计无用阻力时，根据功的原理，可得：F1s=Gh。

知识点8：有用功、额外功和总功

1.有用功：

(1)概念：达到一定目的必须做的对人们有用的功叫做有用功,用W有用表示。

(2)公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W总－W额=ηW总

斜面：W有用＝Gh

2.额外功：

(1)定义：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功, 用W额表示。

(2)公式：W额＝W总－W有用＝G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：W额＝fL

3.总功：

(1)概念：有用功与额外功的和叫做总功。

(2)公式：W总＝W有用＋W额＝FS＝W有用/η=P总t

斜面：W总＝fL+Gh＝FL

知识点9：机械效率

1.概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

2.公式：η= W有用/ W总

斜面：η=W有用/W总=Gh/FL (G为物重，h为斜面竖直高度，F为拉力大小，L为斜面长度。) 定滑轮：η=W有用/W总=Gh/FS= Gh/Fh=G/F

动滑轮：η=W有用/W总=Gh/FS= Gh/F2h=G/2F

滑轮组：η=W有用/W总=Gh/FS= Gh/Fnh=G/nF

3.补充：

（1）机械效率是个无量纲的单位。

（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；机械效率通常用百分数表示。举例：某滑轮机械效率为60%，表示有用功占总功的60%。

（3）大量实验表明，使用机械时，人们所做功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。

（4）例题：使用任何机械都不能省功，为什么人们还要使用机械呢？

答：虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处：

a.使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离；

b.使用机械可以改变做功的快慢；

c.使用机械还可以比较方便地完成人们不便直接完成的工作．

4.提高机械效率的方法：

(1)若有用功不变，可以通过减小额外功，(减少机械自重，减少机械的摩擦)来增大机械效率。举例：用轻便的塑料桶打水。

(2)若额外功不变，可以通过增大有用功来提高机械效率。举例：在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理。

(3)在增大有用功的同时，减小额外功。

知识点10：机械效率的测量

1.原理：η=W有用/W总=Gh/FS

2.应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

3.器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

4.步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

5.结论：

影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

（1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

（2）提升重物越重，做的有用功相对就越多。

（3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就越多。

（4）绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。（因为重物上升的高度和绳子移动的距离的比值是固定的）