第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械-初中物理知識(shí)清單（初中全階段）【涂考點(diǎn)】

第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械第1節(jié)杠桿一、杠桿1.定義：如圖所示，一根硬棒注意：杠桿可以是直的，也可以是彎的，但它一定是硬棒，即不能變形的棒.，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.注意：杠桿可以是直的，也可以是彎的，但它一定是硬棒，即不能變形的棒.2.五要素（1）支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn).（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力.（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力.（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力F1作用線的距離.（5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力F2作用線的距離.3.力臂的畫法：（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點(diǎn)O．

（2）畫好動(dòng)力作用線及阻力作用線力的作用線：經(jīng)過力的作用點(diǎn)，沿著力的方向所引的直線叫力的作用線，力臂就是從支點(diǎn)到作用線的距離.，畫的時(shí)候要用虛線將力的作用線適當(dāng)延長(zhǎng)．

（3）在從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂．用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過交點(diǎn)，從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，作出動(dòng)力臂和阻力臂，在旁邊標(biāo)上字母，和分別表示動(dòng)力臂和阻力臂力的作用線：經(jīng)過力的作用點(diǎn)，沿著力的方向所引的直線叫力的作用線，力臂就是從支點(diǎn)到作用線的距離.示例：如圖所示是關(guān)于F1力臂的作圖中，正確的是（）A．B．C．D．解析：支點(diǎn)為O，從O做F1的作用線的垂線段就是F1的力臂，如C選項(xiàng)圖所示：答案：C方法總結(jié)：畫力臂時(shí)，首先根據(jù)杠桿的示意圖，確定杠桿的支點(diǎn)，再確定力的作用點(diǎn)和力的方向，畫出力的作用線，最后從支點(diǎn)向力的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂.二、杠桿的平衡條件1.杠桿平衡：杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡.2.杠桿的平衡條件：杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂.用F1、F2、L1、L2分別表示動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂，杠桿平衡條件可以.示例1：如圖所示，要使杠桿平衡，在A點(diǎn)作用的力分別為F1、F2、F3，則（）A．沿豎直方向的力F1最小B．沿垂直干杠桿OA方向的力F2最小C．沿水平方向的力F3最小D．無(wú)論什么方向，用的力一樣大解析：在A點(diǎn)施力F，當(dāng)F的方向與杠桿垂直時(shí)動(dòng)力臂最大注意：動(dòng)力臂越長(zhǎng)越省力.，此時(shí)最省力，即F2最小.注意：動(dòng)力臂越長(zhǎng)越省力.答案：B示例2：用圖所示的杠桿提升重物，設(shè)作用在A端的力F始終垂直杠桿向下，在將重物慢慢提升到一定高度的過程中（杠桿越過水平位置），F(xiàn)的大小將（）杠桿原來(lái)處于平衡狀態(tài)，杠桿原來(lái)處于平衡狀態(tài)，若在支點(diǎn)兩側(cè)增、減作用力，判斷杠桿的狀態(tài)，則不用理會(huì)原來(lái)支點(diǎn)兩側(cè)力與力臂的乘積，只比較增、減的作用力與其力臂的乘積的大小關(guān)系，然后判斷杠桿的狀態(tài).A．保持不變B．逐漸變小C．逐漸變大D．先變大，后變小解析：由題知，當(dāng)慢慢提升重物不越過水平位置時(shí)，重力（阻力）不變，阻力臂增大（水平時(shí)最大），動(dòng)力臂不變，即G不變、L1不變，L2增大由平衡公式可知，力F逐漸變大；當(dāng)杠桿越過水平位置時(shí)，動(dòng)力和動(dòng)力臂還是不變，但是阻力臂變小，根據(jù)可知，動(dòng)力F減小.所以動(dòng)力F先變大后減小.答案：D方法總結(jié)：判斷平衡狀態(tài)中力臂或力的變化時(shí)，先要看哪個(gè)量發(fā)生了變化，再利用平衡公式判斷變化的量對(duì)力或力臂的影響.三、生活中的杠桿1.杠桿的分類：省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿.2.三類杠桿的對(duì)比：省力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿定義動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿特點(diǎn)省了力，但費(fèi)了距離費(fèi)了力，但省了距離不省力也不費(fèi)力實(shí)例撬棒、鍘刀、瓶起子、鑷子、理發(fā)剪刀、船槳天平示例1：如圖的四種情景中，使用的工具屬于費(fèi)力杠桿的是（）A．食品夾B．瓶蓋起子C．裁紙刀D．核桃夾解析：A.食品夾在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A正確；B.瓶起子在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯(cuò)誤；C.裁紙刀在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯(cuò)誤；D.核桃夾在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D錯(cuò)誤.答案：A方法總結(jié)：先判斷杠桿在使用過程中，動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿.示例2：一位小朋友正幫助媽媽推石磨來(lái)磨米漿.他和媽媽分別在圖中位置單人都能推動(dòng)石磨.小朋友在離石磨較遠(yuǎn)端推磨相比媽媽能夠（）A．省距離B．省力C．省功D．省力和省功解析：根據(jù)杠桿平衡的條件可知，阻力臂和阻力大小一定，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，動(dòng)力越小，越省力，所以小朋友站在離石磨較遠(yuǎn)端推磨是為了增大動(dòng)力臂，來(lái)減小動(dòng)力.答案：B第2節(jié)滑輪一、定滑輪和動(dòng)滑輪滑輪：一周邊有槽，可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子叫做滑輪.滑輪：一周邊有槽，可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子叫做滑輪.（滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿）.1.定滑輪（1）定義：滑輪的軸固定不動(dòng)的叫做定滑輪.（2）特點(diǎn)：使用定滑輪不省力，但能改變力的方向.（3）實(shí)質(zhì)：等臂杠桿.（4）動(dòng)力F和阻力G的關(guān)系：2.動(dòng)滑輪（1）定義：滑輪的軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)，這樣的滑輪叫做動(dòng)滑輪.（2）特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪可以省一半的力，但費(fèi)距離，且不能改變力的方向.注意：使用動(dòng)滑輪時(shí)，力的方向發(fā)生改變會(huì)影響力的大小，所以要?jiǎng)蛩儇Q直向上拉動(dòng)物體.若拉力F沿斜上方拉，動(dòng)力臂L注意：使用動(dòng)滑輪時(shí)，力的方向發(fā)生改變會(huì)影響力的大小，所以要?jiǎng)蛩儇Q直向上拉動(dòng)物體.若拉力F沿斜上方拉，動(dòng)力臂L1減小，動(dòng)力F增大（3）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂二倍的省力杠桿.（4）動(dòng)力F和阻力G的關(guān)系：.示例1：如圖所示，用大小相同的力F勻速提起兩個(gè)物體，若不計(jì)滑輪重及摩擦，則兩物體所受重力的大小關(guān)系是（）A．G1=2G2B．G1=G2C．G1=4G2D．G1=G2解析：用大小相同的力F勻速提起兩個(gè)物體，左圖使用的是定滑輪，不計(jì)滑輪重及摩擦，拉力F=G1；右圖使用的是動(dòng)滑輪，不計(jì)滑輪重及摩擦，拉力F=G2；可得：G1=G2.答案：B示例3：如圖所示，動(dòng)滑輪重為1N，拉力F為5N，則重物G和彈簧秤讀數(shù)為（）A．G為4N，彈簧秤讀數(shù)為5NB．G為9N，彈簧秤讀數(shù)為10NC．G為10N，彈簧秤讀數(shù)為5ND．G為9N，彈簧秤讀數(shù)為5N解析：此時(shí)彈簧秤與拉力F共同承擔(dān)重物和滑輪的重力，因拉力F為5N，所以彈簧秤讀數(shù)也為5N；1N+G=10N，所以G=9N，故選項(xiàng)D正確.答案：D方法總結(jié)：動(dòng)滑輪的特點(diǎn)是可以省力，如不考慮動(dòng)滑輪重力和摩擦，恰好可以省一半力.二、滑輪組1.定義：把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起構(gòu)成滑輪組.如下圖所示.2.特點(diǎn)：既可以省力，又可以改變力的方向，若承擔(dān)重物的繩子為n段，則繩端施加的力為重物的（忽略動(dòng)滑輪的自重）.滑輪組省力的規(guī)律：使用滑輪組提起重物時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，那么提起物重所需的力就是總重的幾分之一，即（不計(jì)摩擦）.式中的n表示承擔(dān)總重的繩子段數(shù)，F(xiàn)表示提起物重所需的力，G表示物重和動(dòng)滑輪組的總重，若不計(jì)動(dòng)滑輪重，G就表示物重.滑輪組省力的規(guī)律：使用滑輪組提起重物時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，那么提起物重所需的力就是總重的幾分之一，即（不計(jì)摩擦）.式中的n表示承擔(dān)總重的繩子段數(shù)，F(xiàn)表示提起物重所需的力，G表示物重和動(dòng)滑輪組的總重，若不計(jì)動(dòng)滑輪重，G就表示物重.3.判斷滑輪組繩子段數(shù)的方法：可以在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾，如圖甲、乙所示．4.繩子自由端移動(dòng)的距離：（是重物移動(dòng)的距離）5.滑輪組裝的原則：奇動(dòng)偶定先確定需要的繩子的段數(shù)，如果承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為奇數(shù)，則繩子的起點(diǎn)從動(dòng)滑輪開始繞線；如果承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為偶數(shù)，則繩子的起點(diǎn)從定滑輪開始繞線.先確定需要的繩子的段數(shù)，如果承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為奇數(shù)，則繩子的起點(diǎn)從動(dòng)滑輪開始繞線；如果承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為偶數(shù)，則繩子的起點(diǎn)從定滑輪開始繞線.示例1：使用如圖所示的裝置來(lái)提升重物時(shí)，既能省力又能改變力的方向的裝置是（）A．B．C．D．解析：由圖知：A.此滑輪是定滑輪，只能改變力的方向，不能省力，故A不符合題意；B.此滑輪是動(dòng)滑輪，能省力，但不能改變力的方向，故B不符合題意；C.兩個(gè)滑輪組成滑輪組，雖然可以省力，但拉力的方向和重物提升的方向相同，沒有改變力的方向，故C不符合題意；D.兩個(gè)滑輪組成滑輪組，與動(dòng)滑輪連接的繩子有兩段，可以省力，拉力的方向與重物被提升的方向相反，改變了力的方向，故D符合題意.答案：D示例2：如圖所示，要用向下的力提升重物，請(qǐng)畫出滑輪組中繩子的繞法并畫出重物所受重力的示意圖.解析：（1）對(duì)由一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組，可繞線方法有兩股和三股兩種，兩種方法都達(dá)到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股繞線的方法拉力方向向上；有兩股繞線的方法拉力方向向下，根據(jù)題意要用向下的力提升重物可知，是有兩股繞線的這種方法.（2）重力的方向是豎直向下的，過重心畫一條帶箭頭的豎直向下的有向線段，用G表示.如圖所示：方法總結(jié)：滑輪組繩子的繞法有兩種，一種是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過下面的動(dòng)滑輪再向上繞到定滑輪上，依次反復(fù)繞，這種繞法有偶數(shù)段繩子承擔(dān)物重；另一種是繩子先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過上面的定滑輪再向下，依次反復(fù)繞，這種繞法有奇數(shù)段繩子承擔(dān)物重.關(guān)鍵是知道繩子最后通過動(dòng)滑輪不能改變力的方向，通過定滑輪可以改變的力的方向.第3節(jié)機(jī)械效率一、有用功和額外功1.有用功（）：為了達(dá)到工作目的，必須做的功叫做有用功.2.額外功（）：為了達(dá)到工作目的，并非我們所需要但又不得不做的功叫做額外功.3.總功（）：動(dòng)力所做的所有功，即有用功與額外功的總和，即.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)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.

（1）當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械做的有用功越多，或額外功越少，機(jī)械效率就越高

（2）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)械效率就越高

（3）當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率就越高.示例：甲同學(xué)用水桶從井里提水，乙同學(xué)用繩把掉在井中的桶撈上來(lái)，水桶里帶了一些水，關(guān)于兩同學(xué)做有用功、額外功的說(shuō)法正確的是（）A．甲提水桶做的功都是有用功B．乙提水桶做的功都是有用功C．甲提水桶對(duì)桶做的功是額外功D．乙提水桶對(duì)桶做的功是額外功解析：甲同學(xué)的目的是提水，所以對(duì)水做的功是有用功.但是對(duì)桶又不得不做功，則對(duì)桶做的是額外功.乙同學(xué)的目的是提桶，所以對(duì)桶做的功是有用功.但是對(duì)水又不得不做功，則對(duì)水做的是額外功.答案：C二、機(jī)械效率1.定義：有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率，用符號(hào)表示.2.公式：.3.特點(diǎn)：（1）機(jī)械效率一般用百分?jǐn)?shù)表示，沒有單位.（2）機(jī)械效率總小于1注意：機(jī)械效率一般用百分?jǐn)?shù)表示.使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1的.注意：機(jī)械效率一般用百分?jǐn)?shù)表示.使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1的.4.提高機(jī)械效率的方法：改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更合理輕巧，在使用中按照技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，使機(jī)械處于良好的狀態(tài).示例1：某人用杠桿提升200N的重物，當(dāng)人在杠桿一端壓下1m時(shí)，重物上升20cm，不計(jì)杠桿自重及摩擦等因素，則此人做功_____J．若實(shí)際過程中人壓下杠桿一端的力為50N，則杠桿此時(shí)的機(jī)械效率為______.解析：物體上升的高度：h物=20cm=0.2m，有用功：W有用=Gh物=200N×0.2m=40J，總功W總=Fh=50N×1m=50J，機(jī)械效率：==80%.答案：408