新人八年級(jí)下冊(cè)物理知識(shí)點(diǎn)全面總結(jié)

1、12簡(jiǎn)單機(jī)械12.1杠桿知識(shí)點(diǎn)一、杠桿1、什么是杠桿？一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。說明：“硬棒”不一定是直棒，只要在外力作用下不變形的物體都可以看成杠桿，杠桿可以是直的也可以是任意形狀的。一根硬棒能成為杠桿，應(yīng)具備兩個(gè)條件：一是要有力的作用；二是能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)條件缺一不可。例如：撬棒在沒有使用時(shí)就不能成為杠桿。杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎的，但必須是硬的，固定點(diǎn)可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的其他位置。2、杠桿的五要素：五要素物理含義支點(diǎn)杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用“O”表示動(dòng)力是杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用“F1”表示阻力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用“F2”表示動(dòng)力臂從支點(diǎn)O

2、到動(dòng)力F1作用線的距離，用“l(fā)1”表示阻力臂從支點(diǎn)O到阻力F2作用線的距離，用“l(fā)2”表示3、八點(diǎn)透析杠桿的五要素杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的其它位置。同一杠桿，使用方法不同，支點(diǎn)的位置也不可能不同。在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支點(diǎn)是相對(duì)固定的。動(dòng)力和阻力是相對(duì)而言的，不論是動(dòng)力還是阻力，杠桿都是受力物體，跟杠桿發(fā)生相互作用的物體都是施力物體。動(dòng)力和阻力的作用效果正好相反。動(dòng)力作用點(diǎn)：動(dòng)力在杠桿上的作用點(diǎn)。阻力作用點(diǎn)：阻力在杠桿上的作用點(diǎn)。力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。某個(gè)力作用在杠桿上，若作用點(diǎn)不變，力的方向改變，力臂一般要改變。力臂有時(shí)在杠桿上，有

3、時(shí)不在杠桿上，如果力的作用線恰好通過支點(diǎn)，則力臂為零。力臂的表示與畫法：過支點(diǎn)做力的作用線的垂線lll力臂的三種表示方式：選擇哪種方式，根據(jù)個(gè)人習(xí)慣而定。4、力臂的畫法：第一步：先確定支點(diǎn)，即杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用字母“O”表示。第二步：確定動(dòng)力和阻力。人的目的是將石頭撬起，則人應(yīng)向下用力，此力即為動(dòng)力，用“F1”表示。這個(gè)力F1的作用效果是使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，阻力的作用效果恰好與動(dòng)力的作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應(yīng)沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則阻力的作用效果杠桿應(yīng)沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則阻力是石頭施加給杠桿的方向向下的壓力，用“F2”表示。第三步：畫出動(dòng)力臂和阻力臂。將力的作用線正向或反向延長(zhǎng)，由

4、支點(diǎn)向力的作用線作垂線，從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂，并標(biāo)明動(dòng)力臂與阻力臂的符號(hào)“l(fā)1”“l(fā)2”。知識(shí)點(diǎn)二、杠桿的平衡條件1、杠桿平衡：在力的作用下，如果杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或繞支點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們就可以認(rèn)為杠桿是平衡了。2、實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)器材：杠桿和支架、鉤碼、刻度尺、線。實(shí)驗(yàn)步驟：調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。在調(diào)節(jié)時(shí)，如果杠桿的左邊下沉，則應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)，如果杠桿的右邊下沉，則應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向左調(diào)，簡(jiǎn)稱“左沉右調(diào)，右沉左調(diào)”。如圖所示，在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。這時(shí)杠桿兩邊

5、收到鉤碼的作用力的大小都等于鉤碼重力的大小。把支點(diǎn)右方的鉤碼對(duì)杠桿施的力當(dāng)成動(dòng)力F1，支點(diǎn)左方的鉤碼對(duì)杠桿施的力當(dāng)成阻力F2；用刻度尺測(cè)量出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂l1和阻力臂l2；把F1、l1、F2、l2的數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表格中。改變動(dòng)力F1和動(dòng)力臂l1的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力F2和阻力臂l2的大小，再做兩次實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)表格實(shí)驗(yàn)序號(hào)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm動(dòng)力×動(dòng)力臂/N·cm阻力F2/N阻力臂l2/cm阻力×阻力臂/N·cm10.520101.0101021.520301.0303032.020404.01040探究歸納：只有動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻

6、力×阻力臂，杠桿才平衡注意：試驗(yàn)中，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，有兩個(gè)目的：一是讓杠桿的重心剛好在支點(diǎn)，重力的力臂為0，以消除杠桿的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；二是便于測(cè)量力臂（或從帶有刻度的杠桿上直接讀取力臂）。試驗(yàn)中應(yīng)改變鉤碼的個(gè)數(shù)或位置進(jìn)行多次試驗(yàn)，得出普遍規(guī)律，防止結(jié)論的偶然性。在實(shí)驗(yàn)過程中絕不能再調(diào)節(jié)平衡螺母，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，會(huì)破壞原有的平衡。3、杠桿的平衡條件表達(dá)式：動(dòng)力x動(dòng)力臂=阻力x阻力臂，即；公式表示為應(yīng)用公式計(jì)算時(shí)，單位要統(tǒng)一，即動(dòng)力和阻力的單位要統(tǒng)一，動(dòng)力臂和阻力臂的單位要統(tǒng)一。4、杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的判斷當(dāng)時(shí)，杠桿的平衡即被破壞，原來靜止的杠桿就要轉(zhuǎn)動(dòng)起

7、來，原來勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿將變速轉(zhuǎn)動(dòng)。影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的因素：作用在杠桿上的兩個(gè)例F1和F2，如果產(chǎn)生的效果不同，一個(gè)力的作用效果若使杠桿沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)力的作用效果將一定使杠桿沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)是動(dòng)力時(shí)，另一個(gè)就稱為阻力。但杠桿是否轉(zhuǎn)動(dòng)、怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)看F1l1與F2l2的大小關(guān)系，并不單純?nèi)Q于F1、F2的大小關(guān)系，也不單純?nèi)Q于力臂l1和l2的大小關(guān)系。也就是說，影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的因素不單是力，也不單是力臂，而是力和力臂的乘積。轉(zhuǎn)動(dòng)方向的判斷：當(dāng)F1l1F2l2時(shí)，杠桿沿F1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)F1l1F2l2時(shí)，杠桿沿F2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)三、生活中的杠桿1、等臂杠桿：天平的動(dòng)力臂與阻力臂相等

8、，在使用中既不省力也不省距離。2、省力杠桿：利用撬棒用較小的動(dòng)力就能撬動(dòng)較重的重物，省力杠桿動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)，雖然省力，但動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離比阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大，省力卻費(fèi)距離。3、費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂比阻力臂短，動(dòng)力比阻力大，這類杠桿動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離不阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離小，雖然費(fèi)力，卻省了距離。歸納總結(jié)：三種杠桿的比較力臂關(guān)系平衡時(shí)力的關(guān)系優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用等臂杠桿l1=l2F1=F2不省力，不省距離天平省力杠桿l1l2F1F2省力，費(fèi)距離撬棒、瓶蓋起子費(fèi)力杠桿l1l2F1F2費(fèi)力，省距離鑷子、釣魚竿注意：凡省力的杠桿必定費(fèi)距離，凡費(fèi)力的杠桿必定省距離，既省力又省距離的杠桿是不存在的。判定杠桿

9、的種類，主要通過比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小進(jìn)行判斷，如果動(dòng)力臂大于阻力臂，則為省力杠桿，反之則為費(fèi)力杠桿，對(duì)于較復(fù)雜的杠桿，最好在圖上找到支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力，然后畫出動(dòng)力臂和阻力臂進(jìn)行比較。對(duì)于一些不容易判斷力臂大小的杠桿，我們可以根據(jù)杠桿是省距離還是費(fèi)距離的角度來判斷，如用筷子吃飯時(shí)省距離，則筷子為費(fèi)力杠桿。省力杠桿與費(fèi)力杠桿的應(yīng)用不同，省力杠桿一般應(yīng)用在阻力很大的情況下，而費(fèi)力杠桿一般用在阻力不大的情況下，是為了省距離，使用起來方便。12.2滑輪知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪1、定滑輪和動(dòng)滑輪1）滑輪：滑輪是個(gè)周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。2）使用滑輪時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)，這種滑輪叫做定滑輪。3）滑輪

10、的軸隨被吊物體一起運(yùn)動(dòng)，這種滑輪叫做動(dòng)滑輪。4）滑輪的實(shí)質(zhì)：滑輪是一種變形的杠桿，滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可以看做連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿。2、定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃：分別使用同一物體在不使用滑輪、使用定滑輪、使用動(dòng)滑輪時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)，記錄整個(gè)過程需要用力的大小，物體移動(dòng)的距離及動(dòng)力移動(dòng)的距離，動(dòng)力的方向，然后由數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)器材：鉤碼兩個(gè)，滑輪兩個(gè)，彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)等。實(shí)驗(yàn)過程：按圖甲所示測(cè)出鉤碼的重力G。按圖乙所示安裝定滑輪，讓鉤碼勻速上升的高度h=10cm，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F、拉力方向及繩子自由端移動(dòng)的距離s。按圖丙所示安裝動(dòng)滑輪，讓鉤碼勻速上升的高度h=10cm，記錄彈簧測(cè)力

11、計(jì)的示數(shù)F、拉力方向及繩子自由端移動(dòng)的距離s。換用數(shù)量不同的鉤碼，重復(fù)上面的步驟。實(shí)驗(yàn)記錄：如下表所示使用簡(jiǎn)單機(jī)械情況拉力大小F/N鉤碼提升10cm時(shí)繩端移動(dòng)的距離s/cm拉力方向不使用簡(jiǎn)單機(jī)械24610上使用定滑輪24610下使用動(dòng)滑輪12320上交流論證：對(duì)比用甲、乙兩圖所做實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)可知：使用定滑輪時(shí)，拉力F與鉤碼重力G相等，繩端移動(dòng)的距離s與鉤碼升高的高度h相同。（忽略繩子與滑輪間的摩擦力和滑輪與軸間的摩擦力，繩子的重力）對(duì)比用甲、丙兩圖所作實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)可知：使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力F=1/2G，繩端移動(dòng)的距離s=2h。（忽略動(dòng)滑輪與繩的重力和摩擦力）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：使用定滑輪不省力，也不省

12、距離，但可以改變力的方向。使用動(dòng)滑輪可以省力，但不改變力的方向，而且費(fèi)距離。注意事項(xiàng)：彈簧測(cè)力計(jì)要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)。動(dòng)力的方向與并排的繩子平行。選用質(zhì)量較小的動(dòng)滑輪。保證滑輪軸間摩擦較小。3、定滑輪和動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)定滑輪可以看成一個(gè)變形的杠桿，滑輪的軸相當(dāng)于支點(diǎn)，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，即l1=l2，根據(jù)杠桿的平衡條件Fl1=Gl2可知：F=G，即使用定滑輪不省力?？梢姸ɑ喌膶?shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿。由于等臂杠桿不省力也不省距離，所以使用定滑輪時(shí)，物體上升的高度h和繩子自由端下降的距離s相等。動(dòng)滑輪也可以看成一個(gè)變形的杠桿，支點(diǎn)O在滑輪的邊緣上，動(dòng)力臂l1為滑輪所在圓的直徑，阻力臂l2為圓的半徑，因

13、此動(dòng)力臂l1為阻力臂l2的兩倍，故動(dòng)力F1是阻力F2的二分之一，即使用動(dòng)滑輪能夠省一半力，可見，動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。使用動(dòng)滑輪能省一半力，則需要費(fèi)一倍的距離，即被提升的物體每上升h，繩的自由端移動(dòng)的距離s=2h4、使用定滑輪和動(dòng)滑輪的幾種情況（圖中物體全部勻速運(yùn)動(dòng)，物體的重力都為G）種類圖示表達(dá)式定滑輪F=GF=f，f為物體A所受的摩擦力動(dòng)滑輪知識(shí)拓展：（1）使用定滑輪時(shí)，拉力F不沿豎直方向而改為其他方向時(shí)的拉力大小的分析，改變拉力F得方向，右圖中杠桿的示意圖可以得出L1=L2=r，由杠桿平衡條件知，F(xiàn)1=F2=G，因此低于定滑輪來說，施加在繩端的力無論朝哪個(gè)方向，定滑

14、輪都是一個(gè)等臂杠桿，在繩重和摩擦可以忽略不計(jì)的情況下，所用的拉力都等于物體的重力。（2）使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力F不沿豎直方向時(shí)的拉力大小的分析：L2=r,而L12r，根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1=F2L2得F11/2F2，當(dāng)重物勻速上升時(shí)，F(xiàn)2=G，則F11/2G。由此可見，對(duì)于動(dòng)滑輪來說：動(dòng)滑輪在移動(dòng)的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動(dòng)。動(dòng)滑輪省一半力的條件是：a.動(dòng)滑輪與重物一起勻速移動(dòng)。b.動(dòng)力F的方向與物體移動(dòng)的方向一致；c.不計(jì)動(dòng)滑輪重，繩重和摩擦。5、定滑輪和動(dòng)滑輪的比較滑輪定滑輪動(dòng)滑輪鉤碼重GG拉力大小F=G（不靠路摩擦）F=1/2G（不考慮摩擦和動(dòng)滑輪重）方向與鉤碼上升方向相反與鉤碼上升方向

15、相同鉤碼移動(dòng)距離hh拉力移動(dòng)距離s=hs=2h省力情況不省力省一半力改變力的方向情況能改變力的方向不能改變力的方向?qū)嵸|(zhì)相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿，動(dòng)力臂是阻力臂的2倍事例升旗起重機(jī)知識(shí)點(diǎn)二、滑輪組1、在實(shí)際應(yīng)用中，人們常常把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起，構(gòu)成滑輪組。使用滑輪組既省力又可以改變力的方向，但同時(shí)要多移動(dòng)距離。使用滑輪組提起重物時(shí)，動(dòng)滑輪上有幾段繩子承擔(dān)物重，提起物體的力就是物重的幾分之一（忽略動(dòng)滑輪的自重、繩重及摩擦），即。2、確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n的方法采用分離法：在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，只考慮與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)，如圖1所示得滑輪組中，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為4

16、，忽略動(dòng)滑輪的自重、繩重及摩擦?xí)r，而最后那段從最上面的定滑輪繞下來的繩子只起到改變里的方向的作用，而不承擔(dān)物重。圖2所示得滑輪組中，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為5，忽略動(dòng)滑輪的自重、繩重及摩擦?xí)r，.3、使用滑輪組時(shí)，應(yīng)注意下列問題：忽略動(dòng)滑輪的自重、繩重及摩擦，則拉力，若考慮動(dòng)滑輪自重，僅忽略繩重與摩擦，則。若物體升高h(yuǎn)，繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh（n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)）。繩子自由端移動(dòng)的速度v和物體移動(dòng)速度v物之間的關(guān)系v=nv物。滑輪組橫放時(shí)，動(dòng)滑輪上有幾段繩子拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力的大小就是物體所受摩擦力的幾分之一。不計(jì)繩與滑輪之間的摩擦?xí)r，此時(shí)繩子自由端移動(dòng)的距離s與物體移動(dòng)距離s物

17、的關(guān)系為s=ns物。如圖所示，用一滑輪組拉著重為G的物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受到的摩擦力為f，忽略滑輪重、繩重及摩擦，則繩子自由端拉力。4、滑輪組組裝的原則“奇動(dòng)偶定”?！捌鎰?dòng)偶定”：觀察圖，總結(jié)其中規(guī)律：滑輪組中，當(dāng)承重的繩子段數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子固定端系在定滑輪的掛鉤上；當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子固定端系在動(dòng)滑輪的掛鉤上。這一原則可概括為“奇拴動(dòng)，偶拴定”，簡(jiǎn)稱“奇動(dòng)偶定”。組裝滑輪組：a：由，得，求出動(dòng)滑輪上承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n；b：確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)：當(dāng)需要n段繩子承擔(dān)物重時(shí)，需要?jiǎng)踊喌膫€(gè)數(shù)c：確定定滑輪的個(gè)數(shù)：不需要改變力的方向時(shí)，n為偶數(shù)時(shí)定滑輪比動(dòng)滑輪少一個(gè)，n為奇數(shù)時(shí)定滑輪數(shù)

18、與動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)相同；若要求改變力的作用方向，則應(yīng)再增加一個(gè)定滑輪。在確定了動(dòng)、定滑輪的個(gè)數(shù)后，繩子的連接按“奇動(dòng)偶定”規(guī)律，由內(nèi)向外纏繞滑輪。知識(shí)點(diǎn)三、輪軸和斜面1、輪軸輪軸：輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的大輪和小輪組成，通常把大輪叫輪，小輪叫軸。使用輪軸能省力和改變里的方向，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。輪軸的公式：F1R=F2r或，即輪半徑為軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就為作用在軸上的里的幾分之一。輪軸的實(shí)質(zhì)：輪軸可看成杠桿的變形。輪軸的特點(diǎn)：當(dāng)把動(dòng)力施加在輪上，阻力施加在軸上，則動(dòng)力臂L1=R，阻力臂L2=r，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，由圖知Rr，所以F1F2，即使用輪軸可以省力，也可

19、以改變里的方向，卻費(fèi)了距離。如自行車腳踏板是省力輪軸。注意：當(dāng)把動(dòng)力施加在軸上時(shí)，此時(shí)由于軸半徑小于輪半徑，如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，得F1r=F2R，由于Rr，則F1F2，即使用輪軸費(fèi)力，但節(jié)省距離。因此不要錯(cuò)誤的認(rèn)為使用輪軸一定省力，關(guān)鍵是看動(dòng)力施加在輪上還是軸上。2、斜面如圖所示，斜面是一種可以省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，卻費(fèi)距離。如圖所示，當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面l越長(zhǎng)，越省力（即F越小）；當(dāng)斜面l相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越省力（即F越小）；當(dāng)斜面l越長(zhǎng)，斜面高越小時(shí)，越省力。理想情況下斜面公式：Fl=Gh。斜面長(zhǎng)（l）是斜面高（h）的幾倍，所用的拉力F就是物重G的幾分之一。3

20、、各種簡(jiǎn)單機(jī)械的對(duì)比 項(xiàng)目簡(jiǎn)單機(jī)械定義實(shí)質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)用定滑輪使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪等臂杠桿不省力也不費(fèi)力，能改變力的方向旗桿頂端的滑輪、舞臺(tái)拉幕布的滑輪動(dòng)滑輪使用時(shí)，軸隨被吊物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪動(dòng)力臂是阻力臂2倍的杠桿能省一半力，不能改變力的方向原始吊車、起重機(jī)等滑輪組動(dòng)滑輪和定滑輪組合在一起既能省力，又能改變力的方向現(xiàn)代大型起重機(jī)等輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的大輪和小輪組成，大輪叫輪，小輪叫軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿動(dòng)力作用在輪上時(shí)，省力；動(dòng)力作用在軸上時(shí)，費(fèi)力門把手、方向盤等斜面與水平方向有一個(gè)傾角的面能省力，費(fèi)距離盤上公路等12.3機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)一、有用功和額外功1、使用機(jī)械做功與不使用機(jī)械直接做功是否相同

21、提出問題：不使用機(jī)械直接提升物體做的功，與使用機(jī)械提升物體時(shí)做的功相同嗎？制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：參照?qǐng)D所示的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼緩慢的提升一定的高度，如圖甲所示，計(jì)算拉力所做的功。用彈簧測(cè)力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將同樣的鉤碼緩慢的提升相同的高度，如圖乙所示，再次計(jì)算拉力所做的功。比較彈簧測(cè)力計(jì)拉力兩次所做的功，你能發(fā)現(xiàn)什么？找出原因。實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼兩個(gè)、滑輪兩個(gè)、細(xì)繩一條、鐵架臺(tái)實(shí)驗(yàn)過程：用彈簧測(cè)力計(jì)直接將重為4N的鉤碼勻速提升0.5m，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1,和鉤碼升高的高度h1。用彈簧測(cè)力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將重4N的鉤碼勻速提升0.5m，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2，和繩子

22、自由端在F2方向上移動(dòng)的距離。實(shí)驗(yàn)記錄：如下表拉力/N在力的方向移動(dòng)的距離/m直接用彈簧測(cè)力計(jì)提鉤碼40.5用彈簧測(cè)力計(jì)借助一個(gè)動(dòng)滑輪提鉤碼31實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：直接用彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼提升0.5m，拉力F1所做的功W1=F1s1=4N×0.5m=2J。用彈簧測(cè)力計(jì)借助一個(gè)動(dòng)滑輪將鉤碼提升0.5m，拉力F2所做的功W2=F2s2=3N×1m=3J。W2W1，表明借助動(dòng)滑輪的彈簧測(cè)力計(jì)的拉力做功多一些，做功多的原因是機(jī)械本身的自重以及摩擦等因素的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：用滑輪提起重物時(shí)，將重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示，若重物的重力為G，提升的高度為h，則W有=Gh。有用功是

23、為了達(dá)到某一目的而必須做的功。使用滑輪組提升鉤碼，我們還不得不克服動(dòng)滑輪本身所受的重力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。額外功是對(duì)人們沒有用但又不得不做的功。有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示，W總=W有+W額?？偣χ咐ψ龅墓Γ磩?dòng)力做的功，即W總=Fs?？偣Α⒂杏霉?、額外功的單位都是焦耳（J）。2、有用功和總功的區(qū)別一般來說，動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功為總功，機(jī)械對(duì)物體做的功為有用功。3、三種簡(jiǎn)單機(jī)械的有用功、額外功、總功的比較 機(jī)械功杠桿滑輪組斜面有用功W有=GhW有=GhW有=Gh額外功克服杠桿本身重力、摩擦力所做的功為W額W額=W總-W有克服動(dòng)

24、滑輪重、繩重、摩擦力所做的功為W額W額=W總-W有若不計(jì)繩重及摩擦W額=G動(dòng)h克服摩擦力所做的功為W額W額=W總-W有W額=F摩l總功W總=FsW總=FsW總=Fl圖示有用功可理解為一種“目的”功。在用動(dòng)滑輪或滑輪組提升重物時(shí)，使用機(jī)械的目的是提升重物，那么克服重物的重力做的功是有用功，即W有=Gh；用滑輪組拉動(dòng)重物在水平面上勻速移動(dòng)時(shí)，使用機(jī)械的目的是水平移動(dòng)重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功是有用功，即W有=F摩s。知識(shí)點(diǎn)二、機(jī)械效率1、機(jī)械效率：使用機(jī)械做功，不可避免地存在摩擦等，因此額外功是不可避免的。例如：在建筑工地上，起重機(jī)將裝滿磚的小車吊到樓頂，在這一過程中，目的是將磚運(yùn)

25、到樓頂，所以吊起磚所做的功是有用功，但同時(shí)不得不把小車提起來，提起小車所做的功是額外功。額外功使我們不需要的，他白白浪費(fèi)能量，因此應(yīng)盡量減小它。使用不同的機(jī)械提起物體時(shí)，我們希望做的額外功越少越好，即額外功在總功中所占的比例越少越好，或者說，有用功與總功越接近越好。不同機(jī)械在這方面的差別，通常用有用功在總功中占的百分比來表示，叫做機(jī)械效率。即有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。公式。注意：機(jī)械效率是有用功與總功之比，它只有大小，沒有單位。由于額外功總是存在的，所以有用功總小于總功，機(jī)械效率總是小于1。機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做工性能好壞的物理量，有用功占總功的比例越大，機(jī)械效率越高，這個(gè)機(jī)械的性能越好。

26、機(jī)械效率的高低與是夠省力、滑輪組繩子的繞法、物體提升的高度無關(guān)。它是由有用功和總功這兩個(gè)因素共同決定的，當(dāng)額外功一定時(shí)，有用功越大，機(jī)械效率越高。機(jī)械效率不是固定不變的。機(jī)械效率反映的是機(jī)械在某次做功的過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同做功的過程中，機(jī)械效率往往會(huì)不同。例如：用同一滑輪組提升重力不同的物體時(shí)，機(jī)械效率是不同的，提升的重物越重，機(jī)械效率越高，提升的重物越輕，機(jī)械效率越低。2、機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素決定，分析機(jī)械效率高低時(shí)不能只考慮一個(gè)因素。當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械所作的有用功越多，或額外功越少，機(jī)械效率就越高。當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越少，或額外功越少，機(jī)械效率就越

27、高。當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的做功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率就越高。3、提高機(jī)械效率的方法盡量減少額外功，采取減輕機(jī)械本身的質(zhì)量和加潤(rùn)滑油減小摩擦的辦法。當(dāng)額外功一定時(shí)，在機(jī)械能承受的范圍內(nèi)增加所做的有用功（如使用滑輪組提升物體時(shí)，在繩子能承受拉力的范圍內(nèi)，盡可能增加每次提起的重物質(zhì)量），充分發(fā)揮機(jī)械的作用。知識(shí)點(diǎn)三、機(jī)械效率的計(jì)算1、機(jī)械效率表達(dá)式為，對(duì)于三種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率的計(jì)算總結(jié)如下：杠桿滑輪或滑輪組斜面提升重物水平勻速拉動(dòng)物體其中G為被提升重物的重力；h為重物升高的高度；F為動(dòng)力；s為動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離不急繩重及摩擦其中G為物重；G動(dòng)為動(dòng)滑輪的重力；h為重物上

28、升的高度；s為繩自由端移動(dòng)的距離；n為承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)其中Ff為物體與水平面間的摩擦力；F為拉力；s物為物體移動(dòng)的距離；s繩為繩子自由端移動(dòng)的距離；n為承擔(dān)摩擦力的繩子的段數(shù)其中G為物重；h為斜面高度；l為斜面長(zhǎng)度；F為拉力；Ff為摩擦力2、計(jì)算總功、有用功、額外功的方法總功的計(jì)算方法a.定義公式法：W總=Fs。總功等于有用功和額外功之和，即W總=W有+W額。b.導(dǎo)出公式法：由的：W有=W總，而W總=W有+W額=W總+W額，即W總-W總=W額，；或由得：有用功的計(jì)算方法：a.定義公式法：W有=Gh。（G為使用機(jī)械所提升的重物的重力）b.導(dǎo)出公式法：W有=W總-W額或W有=W總。額外功的計(jì)算

29、方法：a.定義公式法：W額=Gh（G為機(jī)械自身的重力，不計(jì)繩重與摩擦）b.導(dǎo)出公式法：W額=W總-W有或W額=W總-W有=W總-W有=W總（1-）注意：1）公式有一定的使用條件。定義公式法中G、G分別為用機(jī)械提升重物時(shí)重物的重力和機(jī)械自身的重力。當(dāng)人把重物放在車子上，推車前進(jìn)，求人做的有用功和額外功時(shí)，公式中G、G就不在適用。2）運(yùn)用公式正確理解機(jī)械效率：機(jī)械效率具“可變性”。由公式可知，如果該機(jī)械的額外功（W額）一定，有用功（W有）越大，機(jī)械效率（）越高。比如用同一個(gè)滑輪組把一塊巨石和一個(gè)較小的石塊提起相同的高度，前者的機(jī)械效率較高。由此可見，對(duì)同一個(gè)機(jī)械，它的機(jī)械效率是可變的，而不是某一固

30、定值。由公式可知，當(dāng)有用功（W有）一定時(shí)，額外功（W額）越小，則機(jī)械效率（）越高。因此設(shè)法減少額外功可以提高機(jī)械效率，如加潤(rùn)滑油以減小摩擦，用輕質(zhì)材料制作機(jī)械來減小機(jī)械本身的重力，都可以不同程度地減小額外功，提高機(jī)械效率。由于使用機(jī)械時(shí)，總會(huì)不得不做一些額外功，所以機(jī)械效率總是小于1。也就是說，使用任何機(jī)械都不省功。注意“不省功”有兩層含義：其一是對(duì)于理想機(jī)械，使用機(jī)械所做的功跟不用機(jī)械所做的功相等；其二是對(duì)于非理想機(jī)械，使用機(jī)械要費(fèi)功，費(fèi)功是指使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功要大于不用機(jī)械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服機(jī)械自重和摩擦所做的功。3）運(yùn)用以上公式計(jì)算機(jī)械效率的關(guān)鍵：根據(jù)題

31、意確定使用的機(jī)械種類和相應(yīng)的公式。根據(jù)機(jī)械的放置情況確定有用功和總功。如滑輪組豎直放置時(shí)，W有=Gh，W總=Fs，W額=W總-W有或W額=Gh（不計(jì)繩重與摩擦，G為動(dòng)滑輪重力）。滑輪組水平放置時(shí)，W有=Ffs物（Ff為物體與水平面間的摩擦，s物為物體移動(dòng)的距離），W總=Fs（F為繩子自由端的拉力，s為拉力作用點(diǎn)通過的距離），W額=W總-W有。知識(shí)點(diǎn)四、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簳?huì)組裝滑輪組并測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)器材：定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟：按照?qǐng)D甲所示安裝滑輪組，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G，分別記下

32、鉤碼和繩端的位置。勻速豎直緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F的值，并用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入表格。應(yīng)用公式W有=Gh、W總=Fs、分別求出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率，并填入表格。改變鉤碼的數(shù)量，再做兩次上面的實(shí)驗(yàn)。如表格第1-3次實(shí)驗(yàn)。換用圖乙所示的裝置重復(fù)1-3步，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)入表格，如表格第4次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表格：實(shí)驗(yàn)序號(hào)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功W總/J機(jī)械效率11.50.40.60.71.20.8471%230.41.21.21.21.4483%34.50.41.81.71.22.0488%41.50.40.60.621.250%實(shí)驗(yàn)分析：有1、2、3次實(shí)驗(yàn)可知，提升的鉤碼重力增加時(shí)，有用功增加，額外功基本不變（克服摩擦力及動(dòng)滑輪重力做的功基本不變），由可知，機(jī)械效率會(huì)升高。同一裝置的機(jī)械效率與被提升的物重有關(guān)，物重增大，機(jī)械效率升高。由1、4兩次實(shí)驗(yàn)可知，使用兩個(gè)滑輪組提升相同的鉤碼，做的有用功相同，但滑輪組乙的動(dòng)滑