2024年初中物理（八年級下冊）期末復(fù)習(xí) - 簡單機械

2024年初中物理（八下）期末復(fù)習(xí)——簡單機械

【知識回顧】

杠桿是在力的作用下繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，在這個硬棒上有支點、動

力和阻力，還有動力臂、阻力臂。

在日常生活中發(fā)現(xiàn)，有些杠桿在轉(zhuǎn)動，有些杠桿在靜止；有些杠桿支

點在中間，還有些杠桿支點在一端，只要留意觀察生活，會發(fā)現(xiàn)形形色色

的杠桿就在身邊。如蹺蹺板、信號燈架等。

蹺蹺板信號燈桿

從上邊例子看出，杠桿在動力、阻力作用下處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動狀

態(tài)，在物理學(xué)中稱之為杠桿平衡。

一、定義：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，叫做杠桿

一、杠桿：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，叫做杠桿.

畫力醐方法:

IV0BA0

2.躺力舫向

杠杵的五鬟崇：支點：杠桿可以垓《觸動的點O.3.國出力神用鄲用虛緲

動力：使H桿精口的力鳥.

H力：電班I桿翳動的力4被點勘的作用軸垂線

皿力,動力1■:從支點0m動力片作用緬融皿?周舌號標(biāo)出力胃伎點到垂足颼離）

wm：從支點。■■力與作用線im%.5

二、杠桿的五要■索：

支點：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點0。

動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。

阻力；但可杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。

動力臂：從支點0到動力F1作用線的距禹L1。石西見猾顏

阻力皙：從支點0到阻力F2作用線的距高L2。

一、杠桿平衡

1.杠桿平衡的定義

在物理學(xué)中把杠桿在動力、阻力作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動被稱之為杠桿

平衡。

睜?wèi)B(tài)平衡靜態(tài)不立衡

動態(tài)平衡動態(tài)不平衡

2.杠桿平衡的例子很多，在實驗室我們主要探究在靜山狀態(tài)下的杠桿平

衡。

例如：

水平位置平衡傾斜位置平衡

杠桿的概念

杠桿是我們最常見的簡單機械，它應(yīng)用廣泛，下面都是生活中的杠桿,

你使用過它們嗎？

一、定義：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，叫做杠桿

二、杠桿的五要素：

支點：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點0。

動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1。

阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2。

動力臂：從支點0到動力Fl作用線的距離L1。

阻力臂：從支點0到阻力F2作用線的距離L2。

羊角錘拔釘子的過程

羊角錘就是一個省力的杠桿，你能找到它的“五要素”嗎？

二、影響杠桿平衡的因素

［觀察與實驗］

1.改變平衡杠桿一側(cè)鉤碼的個數(shù)，會發(fā)現(xiàn)杠桿不再平衡。

2.改變平衡杠桿一側(cè)鉤碼的懸掛位置，會發(fā)現(xiàn)杠桿不在平衡。

3..推動平衡杠桿一側(cè)鉤碼的懸線，改變倫用力的方向，會發(fā)現(xiàn)杠桿

不在平衡。

4.改變平衡杠桿支點位置（支點在杠桿一端），再改變力的方向才

能使杠桿重新平衡。

通過以上操作可以看到，力的大小、方向、作用點及支點的位置都

會影響杠桿的平衡，而支點、力的方向、力的作用點的變化均可通過力

臂得以反映。

實驗表明：

影響杠桿平衡的因素是杠桿的力和力臂。

那么，杠桿平衡時，動力、阻力、動力臂、阻力臂之間有怎樣的關(guān)

系呢？

三、杠桿平衡的條件

［觀察與實驗］

探究杠桿平衡條件時，需要測出動力、阻力、動力臂和阻力臂。

動力和阻力用彈簧測力計測出，力臂可以用刻度尺測出，但實驗中

若杠桿不在水平位置平衡，用刻度尺很難測出動力臂和阻力臂的大小。

實驗前要使杠桿在水平位置平衡，力臂長就等于杠桿長，這樣做就

便于測量力臂了。

如圖，水平位置平衡的杠桿

實驗圖力臂示意圖

由于實驗室所用杠桿標(biāo)有刻度，實驗過程中力臂無需用刻度尺測

量，直接讀出從支點到鉤碼懸掛點的距離即可讀出動力臂和阻力臂。

【實驗：探究杠桿平衡的條件總結(jié)］

1.實驗中調(diào)節(jié)杠桿兩端螺母，使杠桿在不掛鉤碼時在水平位置平

衡，這樣做的好處是

(I)便于測量動力臂和阻力臂;

(2)消除杠桿自身重力對實驗的影響。

2.為了避免實驗結(jié)論出現(xiàn)偶然性，獲得普遍規(guī)律，實驗至少做3?5

次。

3.當(dāng)杠桿支點在一端時，拉動杠桿的彈簧測力計示數(shù)出現(xiàn)變化，是

由于拉力跟杠桿沒有垂直造成。

4.在懸掛鉤碼或改變力臂的操作過程中，不要調(diào)節(jié)杠桿兩端螺母使

杠桿平衡。

二、杠桿的平衡條件

1.杠桿平衡：杠桿在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡。

利用測土【計探究本工桿平衡條件

R/ZZ/ZA/cm/2/cm名"呂4/

N?cmN,cm

1.52201530

321O153030

211O202020

111O101O1O

315151515

杠桿的平衡條件：動力x動力皆=阻力x阻力臂

名4=心心

[杠桿平衡時，動力x動力臂口殂另x阻力臂。

FJLFZG<-西見清顏

杠桿的平衡條件

杠桿平衡：杠桿在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡。

（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿水平平衡

（2）杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平

平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂11、阻力臂12記錄表格中。

（3）改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力和動力臂的大小，再

做幾次實驗。

（4）在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測

力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂11、

阻力臂12記錄表珞中。

實驗次數(shù)動力FI/N阻力F2/N動力臂ll/m阻力臂12/m

1

2

3

4

5

6

不斷改變力與力臂的大小，使杠桿平衡，并記下每次平衡時的動力、

動力臂?、阻力、阻力臂的大小記錄在上面的表格中。根據(jù)數(shù)據(jù)就可以

總結(jié)出如下規(guī)律：

杠桿平衡時，動力X動力臂二阻力X阻力臂。

典型例題:

如圖所示，分別沿力Fl、F2、F3、的方向用力，使杠桿平衡,

A.沿F1方向的力最小

B.沿F2方向的力最小

C.沿F3方向的力最小

D.三個力的天小相等

答案：B

解析：如圖，先畫出這三個力的力臂，在我們無法減小阻力與阻力

臂的情況下，想辦法使動力臂最大，就可以使動力最小。所以可以

從圖中看出:F2的力臂L2最大，所以利用F2拉起物體時最省力。

所以選B.

杠桿水平平衡時改變力的方向，觀察力與力的變化

動力(N):5

動力用cm)：29.3

阻力(N):10

阻力鶻(cm)：14.7

上圖中：隨著動力方向的變化，動力臂也在變化，但只有一種情況

最省力。

延伸思考:

如上圖：自行車向右行駛，觀察動力臂的變化，說一說，蹬自行車

時，在踏板處于什么位置時用力蹬最省力，為什么？

總結(jié)：動力臂最大時杠桿最省力！但什么情況才是動力臂最大呢？

動力垂直于支點到動力作用點的連線時的動力臂就是最大的。比如

下圖中的Flo

杠桿的應(yīng)用與分類

一、機械通俗地講就是我們平常使用的各種工具，機械的使用能

給我們帶來很多方便。

起重機起吊重物過程

二，杠桿的分類：

一、杠桿的類型

I.省力杠桿

如下圖，使用撬棒時，使用很小的力就能撬動很重的石頭。

省力杠桿示意圖

這種杠桿的特點是：

杠桿的動力臂比阻力臂長（L1>L2）,動力比阻力?。‵1<F2）

這種杠桿被稱為省力杠桿。

省力杠桿動力移動的距離比阻力移動的距離大，省了力，卻

費了距離。

簡單講就是：

省力杠桿費距離。

生活中應(yīng)用省力杠桿的例子很多，壓水機手柄、園林剪子等。

壓水機園林剪子

1省加—勛皆大于阻力胃的曲

—

動力酊大于阻力胃/，銅子

打乂在使月時是省力杠桿

省加松有：雕子、題以里果器、羊角卷等等。

%力防1.省力杠桿

省加確特點:定義：動力皆大于阻力臂的杠桿

特點：省力，但費距離?！?/p>

I物力就省力,蹶距離。。西貝清物

應(yīng)用：羊角錘、瓶起子、裁紙刀、鉗子等.

1、省力杠桿:

動力臂大于阻力臂，動力小于阻力。省力但要費距離。

2.費力杠桿

賽艇的船漿也是杠桿。

賽艇船槳阻力

劃槳杠桿示意圖

劃船時，船槳的軸是不動的，所以軸是支點。

手加在槳上的動力比槳要克服的水的阻力大，但是，手只要

移動較小的距離，就能使槳在水中移動較大的距離，這樣可以把

船劃得更快。

這種杠桿的特點是：

杠桿的動力臂比阻力臂短(L1<L2),動力比阻力大

(F1>F2),可以把它叫做費力杠桿。

釣魚竿釣魚時具備費力杠桿的特點，所以釣魚竿是費力杠

桿。

簡單講就是：

費力杠桿省距離。

生活中應(yīng)用省力杠桿的例子也很多，實驗室用的鐐子、吊車

等。

銀子吊車

三的冊類及蛹費力杠桿的應(yīng)用：食品夾

2?費加ff—勛胃小于肋胃的兩

由用二班

使用時動力臂M、于阻力臂L所以夾子是費力杠桿

和X費力杠桿還有：躡子、麒剪刀等.

2.費力杠桿

費力樹f

定義：動力皆小于阻力It的杠桿

費加他特點:

特點：費力，但省距離.

費力,但能鼠應(yīng)用：釣魚竿、端子、食品以、起發(fā)好直看,

2、費力杠桿：

動力臂小于阻力臂，動力大于阻力。費力但會省距離。

3.等臂杠桿

天平也是杠桿，它的動力臂與阻力臂相等。

天平等臂杠桿示意圖

這種杠桿的特點是：

杠桿的動力臂等于阻力臂(L1=L2)，動力等于阻力(F1=F2),稱

為等臂杠桿，它既不能省力，也不能省距離。

生活中應(yīng)用等臂杠桿的例子象蹺蹺板、定滑輪等。

蹺蹺板

三、的幀類及應(yīng)用

3,等甑ft—勛臂等理墉的機桿

牖砌m,稍撬m

和二月

等釉片翻:稗m

、心西見清顏

3.等臂杠桿：

動力臂等于阻力臂，動力等于阻力。

托盤天平物理天平

無論哪種杠桿在生活中都能在某些方面給我們帶來方便。請在生

活中找一找、看它們屬于哪類杠桿，觀察它們的特點，說一說它

們是省力的還是費力的。

杠桿的最小力

根據(jù)杠桿原理：動力X動力臂二阻力X阻力臂可知，當(dāng)阻力、阻力

臂一定時，動力大小跟動力臂成反比。

杠桿最小力是指：

當(dāng)使同一杠桿力臂最長時，作用在杠桿該力臂上的力最小，這個

力被稱為杠桿的最小力。

例題1:

直角杠桿O是支點，A是阻力，C是動力點，做圖：畫出作用在

C最小力的示意圖。

做法：

①連接支點0到動力作用點的最大距離OC.

②畫通過C點且跟0C垂直的射線，并標(biāo)出力的方向即可。

做法答案

典型例題

拉桿式旅行箱可看成杠桿，如圖所示?已知OA=1.0m,

OB=0.2m,箱重G=120N.請畫出使箱子在圖示位置靜止時，施

加在端點A的最小作用力F的示意圖，且iN.

【答案】最小力如圖；24N

【解析】如圖：在A點施加最小力，作用點在A點，最小力就是

最大力臂，即把OA當(dāng)作力臂時此時力臂最大，故最小力為過A

點垂直0A,如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件FxOA二GxOB可

得：F=24No

考點：杠桿的平衡

一定滑輪

工作時，軸不隨物體移動的滑輪叫定滑輪。

用

生活中的定滑輪

離：

1、無論向哪個方向拉繩子，物體都會向上運動，彈簧稱拉繩子

的距離都等于物體升高的距離；

2、無論向哪個方向拉繩子，彈簧稱對繩了?的拉力總等于物體的

重力。

它可以看作是一個動力臂和阻力臂都等于笆子半徑的等臂杠桿:

如圖我們可以把軸看作支點，半徑看作力臂，使用定滑輪不省力，不省距

離：但可以改變力的方向。它就是一個特殊的等臂杠桿

12.2滑輪兩種滑輪的受力分析

定滑輪實質(zhì):

等臂杠桿

忽、略繩重和摩擦尺=#2

2

動滑輪實質(zhì)：

動力臂是阻力臂兩倍的杠桿

實粉中有純支和摩松，產(chǎn)產(chǎn)（G+C”）

E>5(G+G/

L,=L2.F,=F2ILrL2,F,=F2

r0,e刁o

地滸3PJ~以用力,6不履*交力收方向7。

的者彳￥步】迂*r一抖如在，七?以加力，工可以改安力g方&皿？

C西見湎顏

典型例題：

定滑輪左端繩子下端掛著相同的重物，若在定滑輪右端的繩子自

由端分別沿三個方向用力（如圖所示），力的大小分別為FI、

F2、F3,則（

A.F1最大

B.F2最大

C.F3最大

D.三個力一樣大

【解析】定滑輪的本質(zhì)是一個等臂杠桿，如圖所示：無論向哪個方

向拉繩子，動力臂都等于輪子的半徑，也就是說動力臂都不會改

變。所以三個力大小相等。

【答案】D

知識點二：動滑輪

工作時，軸隨著物體移動的滑輪叫動滑輪。

生活中的動滑輪

如圖所示：動滑輪不是為了改變力的方向，主要是能省力，但會

費距離：

I、向上拉繩子，物體會向上運動，彈簧稱拉繩子的距離都等于

物體升高的距離的二倍；

2、豎直向上拉繩子，彈簧稱對繩子的拉力總等于物體和滑輪總

重力的一半；

3、如果拉力不是豎直的，隨著偏離豎直方向的角度增大，拉力

也會增大，這個牽涉到高中要學(xué)習(xí)的力的合成與分解問題；

當(dāng)拉力方向不偏離時，它可以看作是一個動力臂和阻力臂都等于

輪子半徑的等皆杠桿：

杠桿的支點在。點處

如圖所示，動滑輪可以看作一個動力臂是阻力臂2倍的特殊的杠桿，使用

動滑輪可以省力；但費距離，II不改變力的方向。

12,2Jf輪兩出渡輪的受力分析

?計般猥&舒

軒朧鼓糕,m

楠觸腰赫升翻,力

劑憶瞰棉牖或城￡

二粹舒岫耦

G+G引

F=—之

2

‘、七西見高顏

T

12-2逆輪兩堂強輪的受力分析、RQ抵

不計繩重和摩擦且繩子和滑輪之間沒

有相對滑動，若動滑輪上有〃段繩子承擔(dān)

物重，勻速提升物體時

(1)拉力就是物體和動滑輪總重的〃分之

一，即一G+G動

1—

n

(2)繩自由端移動的距離就是物體移動

距離的〃倍，即$=〃力..一［g一

〈士,四見清顏

典型例題:

用滑輪按圖甲、乙、丙所示三種不同方式，拉著同一物體在水平

面上做勻速直線運動，拉力分別是Fl、F2、F3,則()。

I,1f2______53___/ZV

甲乙丙

A.F1>F2>F3

B.F2>F3>F1

C.F2>F1>F3

D.F3>FI>F2

【解析】圖甲是一個定滑輪，不省力也不費力，拉力FI等于物體

受到的摩擦力f;圖乙是一個動滑輪，省一半的力，F(xiàn)2=0.5f：圖丙

也是一個動滑輪，但是這樣使用動滑輪不但不能省力，反而會費

力，因為向左的力F3等于右邊兩個力的和。F3=2f

【答案】D

知識點三：滑輪組

定滑輪與動滑輪的組合叫滑輪組。

IIII

使用滑輪組既可以省力；又可以改變力的方向。

連接方式一：

能省力又能改變力的方向的滑輪組

如圖所示：滑輪組能改變力的方向，也能省力，但會費距離：

1、無論向哪個方向拉繩子，物體都會向上運動；

2、無論向哪個方向拉繩子，彈簧稱對繩子的拉力總等于物體和

滑輪總重力的二分之一；

3、無論向哪個方向拉繩子，彈簧稱拉繩子的距離都等于物體升

高的距離的二倍；

總結(jié)以上：為什么會有這樣的效果呢？

認(rèn)真觀察你會發(fā)現(xiàn)：

1、物體與動滑輪的重量是由兩股繩子共同承擔(dān)著，所以每股繩子只

需承擔(dān)一半的直力就行了，所以你拉任意一股繩子，都是省一半的

力；

2、物體要升高多高，負(fù)重的兩股繩子都要減少多少，繩子的總長度

是一定的，它們總共要減少的長度都要被繩子的自由端拉出來，所以

繩子自由端被拉動的距離就是物體上升高度的兩倍。

連接方式二：

如圖所示：滑輪組不是為了改變力的方向，主要為了省力，但會

費距離：

1、向上拉繩子，物體會向上運動，彈簧稱拉繩子的距離都等于

物體升高的距離的三倍；

2、豎直向上拉繩子，彈簧稱對繩子的拉力總等于物體和滑輪總

重力的三分之一；

3、如果拉力不是豎直的，隨著偏離豎直方向的角度增大，拉力

也會增大，這個牽涉到高中要學(xué)習(xí)的力的合成與分解問題：

總結(jié)以上：為什么會有這樣的效果呢？

認(rèn)真觀察你會發(fā)現(xiàn):

1、物體與動滑輪的重量是由三股繩子共同承擔(dān)著，所以每股繩子只

需承擔(dān)三分之一的重力就行了，所以你拉任意一股繩子，都只要總重

量的三分之一的力：

2、物體要升高多高，二股繩子都要減少多少，繩子的總長度是一定

的，它們總共要減少的長度都要被繩子的自由端拉出來，所以繩子自

由端被拉動的距離就是物體上升高度的三倍。

規(guī)律總結(jié):

使用滑輪組時可以有不同的繞線方法，n為承擔(dān)物重的繩子段

數(shù)，F(xiàn)為人的拉力，s為人拉繩子的距離，h為物體升高的高

度，G為物重，G動為動滑輪的重；省力與費距離的情況規(guī)律如

下：

尸=：（G+G&s=nh

以上式子解釋是：如果是有幾段繩子共同承擔(dān)物體與動滑輪的

重，理論上講，需要對繩子的拉力就是物體與動滑輪重的幾分之

一，當(dāng)然相應(yīng)地繩子被拉出的長度也是物體升高高度的幾倍。

【知識回顧】

使用定滑輪的好處是能改變力的方向，但不省力；

使用動滑輪的好處是能省力，但不能改變力的方向。

如果既需要改變力的方向，又需要省力，單獨使用定滑輪或動滑輪

就無法滿足人們的需要。

人們?yōu)榱藵M足需求就把定滑輪和動滑輪組合在一起，制成滑輪組

來使用，更加方便地滿足了人們的需要。

一、滑輪組和它的優(yōu)點

1.滑輪組

人們把定滑輪和動滑輪組合在一起，利用動滑輪能省力和定滑輪

能改變力方向的優(yōu)點，進(jìn)行優(yōu)勢互補，這樣組合在一起的滑輪叫做滑

輪組。

實驗滑輪組及示意圖

%

2.滑輪組的優(yōu)點

從實驗和示意圖中可以看出，滑輪組同時具備了定滑輪和動滑輪

的優(yōu)點，所以，滑輪組的優(yōu)點是

既能省力有能改變力的方向。

二、滑輪組繞繩的方法

在滑輪組使用過程中，有的需要既省力又能改變力的方向，有的

需要最省力不改變力的方向。

滑輪組的繩子繞法不同，產(chǎn)生的效果就會不同。

1.最省力的繞繩方法

以有一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組為例，最省力的繞繩

方法是把繩子的同定端掛在動滑輪.匕這樣有三段繩子共同分擔(dān)物體

及滑輪的重力，乜就是拉力是物體和滑輪重力的三分之一，即：

F=G/3

實驗繞法畫繞法

2.改變力方向的繞繩方法

還是以有一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組為例，改變拉力

方向的繞繩方法是把繩子的固定端掛在定滑輪上，這樣有兩段繩子共

同分擔(dān)物體及滑輪的重力，定滑輪改變了拉力的方向，拉力是物體和

滑輪重力的二分之一，即：F=G/2

實驗繞法畫繞法

3.同一滑輪組最省力和改變拉力方向?qū)Ρ葓D

甲乙

分析：

1.若鉤碼重力為G,不計動滑輪和繩重，甲圖Fi=G/2,乙圖F2=G/3.

2.若拉鉤碼升高的高度為h,甲圖繩子自由端拉下的長度為

Si=2h.乙圖繩子自由端拉下的長度為S2=3ho

三、滑輪組的安裝

I.滑輪組繞繩安裝順序有多種方法，繞法也有很多種。

2.彈簧測力計示數(shù)產(chǎn)生誤差的原因是：

（1）不計動滑輪和繩子重.

（2）不計輪與軸之間的摩擦力.

（3）彈簧測力計拉力方向沒有豎直向上。

3.彈簧測力計拉力F、鉤碼重力G和繩子股數(shù)n的關(guān)系公式：F二G/n

是不計動滑輪重和摩擦的關(guān)系公式（如下圖）

-

F

n=2

s=2h—

4

s=4h

4.若只不計繩自重和摩擦?xí)r，拉力F、繩子股數(shù)n與物體重G和動滑

輪重Go的關(guān)系公式應(yīng)為：F=（G+Go）/n.

如下圖:F1=（G輪+GM）/2

四、滑輪組的應(yīng)用

學(xué)校物理實驗室滑輪組，滑輪的組合方式有兩種，一種是并聯(lián)組

裝（如圖甲），另一種是串聯(lián)組裝（如圖乙），不論哪種組合方式其

作用是一樣的。

*227

77一甲■

■削

1

（甲）

（乙）

滑輪組作為一種常用的組合簡單機械，我們在生活中經(jīng)常看?到。

比如，大吊車滑輪組、龍門吊的滑輪紐等。

大吊車龍門吊

典型例題:

如圖：汽車重2xio4N,陷入泥中，受到的阻力為3x103N。

用如圖所示裝置，則至少要用多大的力才能將汽車?yán)觯?/p>

【解析】使用這個滑輪組的目標(biāo)任務(wù)是克服阻力將車?yán)瞿酀簦?/p>

總共要對車施加拉力為3x103N,這里不要考慮重力。然后，我們可

以觀察到總共三根繩子承擔(dān)這個力，所以，拉力是阻力的三分之一。

【答案】：

F=1/3F阻

=l/3x3xio3N

=1x103N

【特別提醒】要注意的是：使用滑輪組完成任務(wù)不一定是提高物體，

也可以是克服阻力把物體平拉一段距離，這時上面的公式中的G就要

變成“F阻”了，G動在這里就不再影響拉力的大小了。

【知識回顧】

功的原理告訴我們：使用任何機械都不省功。那么，人們使用機械時

會不會多做功呢？

回顧前期實驗，我們使用杠桿和動滑輪提升鉤碼時，拉力必須對杠桿

和動滑輪做功，杠桿和動滑輪才能對鉤碼做功，

杠桿動滑輪

使用其它復(fù)雜機械跟簡單機械原理相同。比如，在建筑工地，利用挖

掘機挖土方，用塔吊吊建筑材料等，都是動力對機械做功，機械克服阻力

做功。

挖掘機塔吊

一、有用功、額外功、總功

在利用滑輪組提升鉤碼實驗中，目的是把鉤碼提升到某一高度，這是

必須做的功。

要提升鉤碼就必須提升動滑輪，動力對動滑輪做的功并非人們需要，

但不提升動滑輪就不能提升鉤碼。

動力對動滑輪做功，動滑輪對鉤碼做功圖

跟滑輪組類似.在生活中利用機械完成i前工程C比如.用挖掘機挖

泥塘，目的是把泥塘爛泥挖開，那么，挖掘機對爛泥做的功就是必須做的

功。

如果不通過機械臂和鏟斗就不能把爛泥挖開，動力對機械臂和鏟斗做

的功，并非人們需要，但又不得不做，在物理中把這部分功叫做額外功。

1.有用功

在物理學(xué)中，把必須做的功叫做有用功。

2.額外功

并非人們需要但又不得不做的功，叫做額外功。

在使用滑輪組提升鉤碼過程中，動力除了對動滑輪做額外功外，還克服

滑輪的輪與軸、繩子與輪之間摩擦以及繩子自身重力做額外功。

額外功

3.總功

不論是有用功還是額外功，都是用機械動力來完成，所以,

人們把動力所做的功或者說有用功加額外功叫做總功。

知識點一：使用任何機械都不能省功

通過上節(jié)學(xué)習(xí)我們知道：使用機械能給我們帶來很多方便，這些機械

有的能省力，使我們做事感到輕松，有的能省距離，使我們做事更加

靈活，但省力的要費距離。省距離的要費力。W=FS,實驗表明：使用

任何機械都不能省功。有人把這個規(guī)律叫功的原理。問題是往往使用

機械還會做一些額外功，導(dǎo)致最終使用機械比不使用機械還要做更多

的功！

知識點二：機械效率

在使用機械工作時，有用功在總功中所占份額越多越好。它反映了機

械的一種性能，物理學(xué)中用機械效率來表示C

例如：利用動滑輪把重物G提到某高度h：

(1)有用功：完成目的任務(wù)要做的功，它等于不用機械，直接人徒手

做的功；

W有二Gh

(2)總功：人通過動滑輪用大小為F的力，拉繩子拉了S這么遠(yuǎn)才完

成任務(wù)，人實際做的功就是總功

W總二FS

這里面包含了完成目的要做的有用功，也包含了額外功(提動滑輪的

功和克服摩擦做的功)。

2.公式：rj=

3.用百分?jǐn)?shù)表示?？傂∮?。

直接提升物體做功小于使用機械提升物體做功。三、實驗：測一滑輪組的機械效率

實的一：位用動清愴盤力物體三計功：

總功-----時機械的擔(dān)力尸做眈功

?m功

由用功機械N物體妁拉力7,做的功

勾送金直向上捉升物體時”4.7A-GW

?外功：總功與有用功的JL值，變動清”；一”；三、實驗:測量滑輪組的機械效率

輪殳及摩■因素的題喻.=0.02J

二、機械效率《，/)一、農(nóng)險原網(wǎng)：

勻速堡A向上次舟物體“八爭邛年

在使用機械工作時，有刖功△總功中所占份蟆越多越好.它

HPF$Fs

反映了機械的一葉姓能，物用學(xué)中衣示為機住效率.客測量的物及量：構(gòu)珥*G、的馬上升的高炭機

獨力F、爆子自由M移動的距▲5

1.定義：有用功跟總功的匕倒,,

方要計”的物理量：有用功”’411r忠功眇4、機H被率4

二、實”材：鼻I力計、用戶I-E2.

構(gòu)叫次架臺、E1疏見卮■顛

3.〃總小于I.用百分?jǐn)?shù)次卡.

四、實的探究：影響滑輪組機械效率的主要因素百

力PNh/mFNs/m“J?1

-%.-7Iti

”「H\-----ThA一定一動40.050.21.70.150.25578.4%

I.外嚴(yán)9一定一動40.10.41.70.30.5178.4%

l無限簿堂及摩擦所做的功

=.實聆探究：影響滑輪組機械效搴的主要因素結(jié)論：滑輪組機械效率與物體上升的高度無關(guān)

百

、

精怨：”與h、G、G”有關(guān)J77/f/m”'W7-7Ns/m*/J

一定.一動40.050.21.70.150.2557N.4%

采用：拄制變曼法X一定_功60.050.32.40.150.3683.3%

結(jié)論：曲輪組機械效率與提升的'藜球交

TNh/m嗎/JFNWmWgJJ即辨融腳瞬慰醵

10.10.10.50.30.1566.7%

20.10.20.9OJ0.2774.1%

30.1031.J030.3976.9%

相同滑輪紈捉升不同的立物時，物體越支，機械效率越百。日哪物出)

G/N/yh/m?JF/Ns/mW4/Jn馳㈱I麻嫩眸

().340.050.21.70.150.2557K.4%??一勃&)

1.240.050.21.90.15O.2?570.2%

西貝.清顏

結(jié)論：滑輪組機械效率與動滑輪的重有關(guān)<6

12.3機械效率及其計算

一.杠桿的機械效率

:走%】■用功m總5的比f■叫機y效不（.））??

【公穴】n=^-=Qh.

““7。不■什么WoFs

【一篇】x.tnHiMxvfli—r*百分政.

N.由于w.心用存在.機械敕年芯＜1、于工,?其中G為提升重物的重力；h為重物升高

3?1?1?!機械的機械做印”手工“

【柘JK】?用機ME機械敕*的計X公式HI..的高度;F為動力；s為動力作用點移動

/*,的距離

"/■:

二.滑輪走滑輪組的機楠效率2冰平勻速拉動穩(wěn)三.料面的機械效率

"---

?_W肓_Fgs構(gòu)"二型二生

-沌1

F-不-WoFL

2不計繩重及I?擦2

2n=—

-1iGh+FL

GMGjs

其中F用力物體與水平面的■!力；防拉力;

G為物重；G動為動滑輪的重力；h為重物項為枷舞動的距高；$"3分子自由錯移動其中G為物重；h為廣不富庶訂代分5

上升的高度；、為繩自由骨移動的距離帽I；的袍帕力的纜褶般長度；F為拉力;F摩為M勉"加

典型例題:

如圖，忽略繩重和摩擦，用拉力F拉著10N的重物勻速上升，繩子自

由端移動1m,動滑輪重力2N,

求：

G

（1）拉力F；

（2）物體上升的距離：

（3）有用功、總功、機械效率。

【答案解析】：

（1）F=（I0N+2N）/2=6N

（2）1m/2=0.5m

（3）W有=1ONxO.5m=5JW總=6Nxlm=6J

q=5J/6J=83.3%

本機械在使用中可能出現(xiàn)額外功的原因是：機械重量、摩擦等因素。

二、機械效率

1.定義

物理學(xué)中，把有月功跟總功的比值叫做機械效率。

2.公式

如果用w總表示總功,w有用表示有用功,n表示機械效率，那么

機械效率公式為：

因為w總二w有用+w額外，所以，機械效率也可以用下式計算:

口有+口額

3.表示方法

機械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。

例如,總功是W總=500J,有用功是W有用二400J,額外功就是

W額=500J-400J=100J.

機械效率的計算方法：

。有用400J

〃=xl00%=80%

開急500J

或

〃=詹%=400^W0JX100%=80%

知識點三：測滑輪組的機械效率

實驗原理

%Fs

實驗器材

彈簧測力計、刻度尺、

鐵架臺、滑輪、細(xì)線、鉤碼

注意事項

豎直向上，緩慢拉動測力計。

以上實驗如果增加鉤碼的數(shù)量多做幾次，數(shù)據(jù)填入下表，會得出如下

結(jié)論：動滑輪重一定，物重越大，機械效率越高。

原因是額外功不會明顯增加，物重越大，有用功就相應(yīng)越大，在總功

中占的比例增大，所以機械的效率會有所提高。從而也可以推出：物

重一樣，動滑輪越重，機械的效率會越低。

G/Nh/mF/Ns/mW有〃W總〃n

1

2

3

典型例題:

圖為測量滑輪組機械效率的實驗裝置，鉤碼總重6N。

（1）實驗時盡量要沿方向向上_____速拉動彈簧測力計，由圖可

知拉力大小為N,若鉤碼上升的高度為8cm,則彈簧測力計向上移

動cm,該滑輪組的機械效率為%。

（2）若僅增加銘碼的個數(shù)，該滑輪組有機械效率將（選填："增

大”、“減小”或“不變”）

【解析】理論上進(jìn)行測量滑輪組機械效率的實驗時，為了保證正常讀出

力的大小，我們應(yīng)該勻速緩緩豎直向上拉彈簧稱，方向不豎直拉力就會

偏大，拉的太快，不容易讀數(shù)，如果不勻速，彈簧示數(shù)不穩(wěn)定無法讀

數(shù)；

這是一個三段繩子承擔(dān)物重的滑輪組，所以拉繩子的距離就應(yīng)該是物體

升高高度的三倍；

增加鉤碼的個數(shù)，有用功就會增加，造成額外場的因素基本不變，所以

機械效率就會相應(yīng)增大。

【答案】（1）豎直勻2.42483.3（2）增大

知識點四：斜面

斜面也是一種簡單機械，它的特點是省力但要費距離，斜面傾斜度越小

越省力，生活中利用斜面的地方也很多，盤山公路就是一個巨大的斜

面。由于沿斜面運動省力但由于斜面往往不光滑，所以使用斜面常常要

做很多額外功，導(dǎo)致斜面的機械效率并不高。但如果如下面左圖把物

體滾上車，機械效率就會高很多。

工人正在利用斜面向車上裝載貨物

驢子知道斜面越長越省力？

對于工人利用斜面裝貨物這一工作，任務(wù)目標(biāo)是將重為G貨物升高h(yuǎn),

所以：

為了完成這一任務(wù)我們實際要做的是用大小為F的拉力，將物體沿斜面

拉s這樣一段距離，所以人總共做的功是：

W總二FS

這樣求機械效率就簡單了。

典型例題：

往車上裝重物時，常常用長木板搭個斜面，把重物沿斜面推上去，

如圖所示，工人用3m長的斜面，把120kg的重物提高1m,假設(shè)

斜面很光滑，見需要