2024年初中物理（八年級(jí)下冊(cè)）期末復(fù)習(xí) - 簡(jiǎn)單機(jī)械

2024年初中物理（八下）期末復(fù)習(xí)——簡(jiǎn)單機(jī)械

【知識(shí)回顧】

杠桿是在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，在這個(gè)硬棒上有支點(diǎn)、動(dòng)

力和阻力，還有動(dòng)力臂、阻力臂。

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

點(diǎn)在中間，還有些杠桿支點(diǎn)在一端，只要留意觀察生活，會(huì)發(fā)現(xiàn)形形色色

的杠桿就在身邊。如蹺蹺板、信號(hào)燈架等。

蹺蹺板信號(hào)燈桿

從上邊例子看出，杠桿在動(dòng)力、阻力作用下處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，叫做杠桿

一、杠桿：在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)：杠桿可以垓《觸動(dòng)的點(diǎn)O.3.國(guó)出力神用鄲用虛緲

動(dòng)力：使H桿精口的力鳥.

H力：電班I桿翳動(dòng)的力4被點(diǎn)勘的作用軸垂線

皿力,動(dòng)力1■:從支點(diǎn)0m動(dòng)力片作用緬融皿?周舌號(hào)標(biāo)出力胃伎點(diǎn)到垂足颼離）

wm：從支點(diǎn)。■■力與作用線im%.5

二、杠桿的五要■索：

支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)0。

動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1。

阻力；但可杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。

動(dòng)力臂：從支點(diǎn)0到動(dòng)力F1作用線的距禹L1。石西見猾顏

阻力皙：從支點(diǎn)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(dòng)力、阻力作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)被稱之為杠桿

平衡。

睜?wèi)B(tài)平衡靜態(tài)不立衡

動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)不平衡

2.杠桿平衡的例子很多，在實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單機(jī)械，它應(yīng)用廣泛，下面都是生活中的杠桿,

你使用過(guò)它們嗎？

一、定義：在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，叫做杠桿

二、杠桿的五要素：

支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)0。

動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1。

阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2。

動(dòng)力臂：從支點(diǎn)0到動(dòng)力Fl作用線的距離L1。

阻力臂：從支點(diǎn)0到阻力F2作用線的距離L2。

羊角錘拔釘子的過(guò)程

羊角錘就是一個(gè)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(shí)驗(yàn)］

1.改變平衡杠桿一側(cè)鉤碼的個(gè)數(shù)，會(huì)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(huì)發(fā)現(xiàn)杠桿不在平衡。

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

不在平衡。

4.改變平衡杠桿支點(diǎn)位置（支點(diǎn)在杠桿一端），再改變力的方向才

能使杠桿重新平衡。

通過(guò)以上操作可以看到，力的大小、方向、作用點(diǎn)及支點(diǎn)的位置都

會(huì)影響杠桿的平衡，而支點(diǎn)、力的方向、力的作用點(diǎn)的變化均可通過(guò)力

臂得以反映。

實(shí)驗(yàn)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(shí)，動(dòng)力、阻力、動(dòng)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(shí)驗(yàn)］

探究杠桿平衡條件時(shí)，需要測(cè)出動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂。

動(dòng)力和阻力用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，力臂可以用刻度尺測(cè)出，但實(shí)驗(yàn)中

若杠桿不在水平位置平衡，用刻度尺很難測(cè)出動(dòng)力臂和阻力臂的大小。

實(shí)驗(yàn)前要使杠桿在水平位置平衡，力臂長(zhǎng)就等于杠桿長(zhǎng)，這樣做就

便于測(cè)量力臂了。

如圖，水平位置平衡的杠桿

實(shí)驗(yàn)圖力臂示意圖

由于實(shí)驗(yàn)室所用杠桿標(biāo)有刻度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中力臂無(wú)需用刻度尺測(cè)

量，直接讀出從支點(diǎn)到鉤碼懸掛點(diǎn)的距離即可讀出動(dòng)力臂和阻力臂。

【實(shí)驗(yàn)：探究杠桿平衡的條件總結(jié)］

1.實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)杠桿兩端螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)在水平位置平

衡，這樣做的好處是

(I)便于測(cè)量動(dòng)力臂和阻力臂;

(2)消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

2.為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論出現(xiàn)偶然性，獲得普遍規(guī)律，實(shí)驗(yàn)至少做3?5

次。

3.當(dāng)杠桿支點(diǎn)在一端時(shí)，拉動(dòng)杠桿的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)出現(xiàn)變化，是

由于拉力跟杠桿沒(méi)有垂直造成。

4.在懸掛鉤碼或改變力臂的操作過(guò)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(dòng)力和阻力作用下靜止時(shí)，我們就說(shuō)杠桿平衡。

利用測(cè)土【計(jì)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(dòng)力x動(dòng)力皆=阻力x阻力臂

名4=心心

[杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力x動(dòng)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(dòng)力和阻力作用下靜止時(shí)，我們就說(shuō)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(dòng)鉤碼的位置，使杠桿水平

平衡。將動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)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(dòng)力和動(dòng)力臂的大小，再

做幾次實(shí)驗(yàn)。

（4）在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過(guò)在其他位置上用彈簧測(cè)

力計(jì)拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂11、

阻力臂12記錄表珞中。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力FI/N阻力F2/N動(dòng)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(shí)的動(dòng)力、

動(dòng)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(shí)，動(dòng)力X動(dòng)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(gè)力的天小相等

答案：B

解析：如圖，先畫出這三個(gè)力的力臂，在我們無(wú)法減小阻力與阻力

臂的情況下，想辦法使動(dòng)力臂最大，就可以使動(dòng)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(shí)最省力。

所以選B.

杠桿水平平衡時(shí)改變力的方向，觀察力與力的變化

動(dòng)力(N):5

動(dòng)力用cm)：29.3

阻力(N):10

阻力鶻(cm)：14.7

上圖中：隨著動(dòng)力方向的變化，動(dòng)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(dòng)力臂的變化，說(shuō)一說(shuō)，蹬自行車

時(shí)，在踏板處于什么位置時(shí)用力蹬最省力，為什么？

總結(jié)：動(dòng)力臂最大時(shí)杠桿最省力！但什么情況才是動(dòng)力臂最大呢？

動(dòng)力垂直于支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的連線時(shí)的動(dòng)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(jī)械通俗地講就是我們平常使用的各種工具，機(jī)械的使用能

給我們帶來(lái)很多方便。

起重機(jī)起吊重物過(guò)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(shí)，使用很小的力就能撬動(dòng)很重的石頭。

省力杠桿示意圖

這種杠桿的特點(diǎn)是：

杠桿的動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)（L1>L2）,動(dòng)力比阻力?。‵1<F2）

這種杠桿被稱為省力杠桿。

省力杠桿動(dòng)力移動(dòng)的距離比阻力移動(dòng)的距離大，省了力，卻

費(fèi)了距離。

簡(jiǎn)單講就是：

省力杠桿費(fèi)距離。

生活中應(yīng)用省力杠桿的例子很多，壓水機(jī)手柄、園林剪子等。

壓水機(jī)園林剪子

1省加—?jiǎng)捉源笥谧枇ξ傅那?/p>

—

動(dòng)力酊大于阻力胃/，銅子

打乂在使月時(shí)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(diǎn):定義：動(dòng)力皆大于阻力臂的杠桿

特點(diǎn)：省力，但費(fèi)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(dòng)力臂大于阻力臂，動(dòng)力小于阻力。省力但要費(fèi)距離。

2.費(fèi)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(shí)，船槳的軸是不動(dòng)的，所以軸是支點(diǎn)。

手加在槳上的動(dòng)力比槳要克服的水的阻力大，但是，手只要

移動(dòng)較小的距離，就能使槳在水中移動(dòng)較大的距離，這樣可以把

船劃得更快。

這種杠桿的特點(diǎn)是：

杠桿的動(dòng)力臂比阻力臂短(L1<L2),動(dòng)力比阻力大

(F1>F2),可以把它叫做費(fèi)力杠桿。

釣魚竿釣魚時(shí)具備費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)，所以釣魚竿是費(fèi)力杠

桿。

簡(jiǎn)單講就是：

費(fèi)力杠桿省距離。

生活中應(yīng)用省力杠桿的例子也很多，實(shí)驗(yàn)室用的鐐子、吊車

等。

銀子吊車

三的冊(cè)類及蛹費(fèi)力杠桿的應(yīng)用：食品夾

2?費(fèi)加ff—?jiǎng)孜感∮诶呶傅膬?/p>

由用二班

使用時(shí)動(dòng)力臂M、于阻力臂L所以?shī)A子是費(fèi)力杠桿

和X費(fèi)力杠桿還有：躡子、麒剪刀等.

2.費(fèi)力杠桿

費(fèi)力樹f

定義：動(dòng)力皆小于阻力It的杠桿

費(fèi)加他特點(diǎn):

特點(diǎn)：費(fèi)力，但省距離.

費(fèi)力,但能鼠應(yīng)用：釣魚竿、端子、食品以、起發(fā)好直看,

2、費(fèi)力杠桿：

動(dòng)力臂小于阻力臂，動(dòng)力大于阻力。費(fèi)力但會(huì)省距離。

3.等臂杠桿

天平也是杠桿，它的動(dòng)力臂與阻力臂相等。

天平等臂杠桿示意圖

這種杠桿的特點(diǎn)是：

杠桿的動(dòng)力臂等于阻力臂(L1=L2)，動(dòng)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—?jiǎng)妆鄣壤碥臋C(jī)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(dòng)力臂等于阻力臂，動(dòng)力等于阻力。

托盤天平物理天平

無(wú)論哪種杠桿在生活中都能在某些方面給我們帶來(lái)方便。請(qǐng)?jiān)谏?/p>

活中找一找、看它們屬于哪類杠桿，觀察它們的特點(diǎn)，說(shuō)一說(shuō)它

們是省力的還是費(fèi)力的。

杠桿的最小力

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

臂一定時(shí)，動(dòng)力大小跟動(dòng)力臂成反比。

杠桿最小力是指：

當(dāng)使同一杠桿力臂最長(zhǎng)時(shí)，作用在杠桿該力臂上的力最小，這個(gè)

力被稱為杠桿的最小力。

例題1:

直角杠桿O是支點(diǎn)，A是阻力，C是動(dòng)力點(diǎn)，做圖：畫出作用在

C最小力的示意圖。

做法：

①連接支點(diǎn)0到動(dòng)力作用點(diǎn)的最大距離OC.

②畫通過(guò)C點(diǎn)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(qǐng)畫出使箱子在圖示位置靜止時(shí)，施

加在端點(diǎn)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(diǎn)施加最小力，作用點(diǎn)在A點(diǎn)，最小力就是

最大力臂，即把OA當(dāng)作力臂時(shí)此時(shí)力臂最大，故最小力為過(guò)A

點(diǎn)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(diǎn)：杠桿的平衡

一定滑輪

工作時(shí)，軸不隨物體移動(dòng)的滑輪叫定滑輪。

用

生活中的定滑輪

離：

1、無(wú)論向哪個(gè)方向拉繩子，物體都會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，彈簧稱拉繩子

的距離都等于物體升高的距離；

2、無(wú)論向哪個(gè)方向拉繩子，彈簧稱對(duì)繩了?的拉力總等于物體的

重力。

它可以看作是一個(gè)動(dòng)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(diǎn)，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(gè)特殊的等臂杠桿

12.2滑輪兩種滑輪的受力分析

定滑輪實(shí)質(zhì):

等臂杠桿

忽、略繩重和摩擦尺=#2

2

動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)：

動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的杠桿

實(shí)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(gè)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(gè)力一樣大

【解析】定滑輪的本質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，如圖所示：無(wú)論向哪個(gè)方

向拉繩子，動(dòng)力臂都等于輪子的半徑，也就是說(shuō)動(dòng)力臂都不會(huì)改

變。所以三個(gè)力大小相等。

【答案】D

知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)滑輪

工作時(shí)，軸隨著物體移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。

生活中的動(dòng)滑輪

如圖所示：動(dòng)滑輪不是為了改變力的方向，主要是能省力，但會(huì)

費(fèi)距離：

I、向上拉繩子，物體會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，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(duì)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(huì)增大，這個(gè)牽涉到高中要學(xué)習(xí)的力的合成與分解問(wèn)題；

當(dāng)拉力方向不偏離時(shí)，它可以看作是一個(gè)動(dòng)力臂和阻力臂都等于

輪子半徑的等皆杠桿：

杠桿的支點(diǎn)在。點(diǎn)處

如圖所示，動(dòng)滑輪可以看作一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的特殊的杠桿，使用

動(dòng)滑輪可以省力；但費(fèi)距離，II不改變力的方向。

12,2Jf輪兩出渡輪的受力分析

?計(jì)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(qiáng)輪的受力分析、RQ抵

不計(jì)繩重和摩擦且繩子和滑輪之間沒(méi)

有相對(duì)滑動(dòng)，若動(dòng)滑輪上有〃段繩子承擔(dān)

物重，勻速提升物體時(shí)

(1)拉力就是物體和動(dòng)滑輪總重的〃分之

一，即一G+G動(dòng)

1—

n

(2)繩自由端移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)

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(yùn)動(dòng)，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(gè)定滑輪，不省力也不費(fèi)力，拉力FI等于物體

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

也是一個(gè)動(dòng)滑輪，但是這樣使用動(dòng)滑輪不但不能省力，反而會(huì)費(fèi)

力，因?yàn)橄蜃蟮牧3等于右邊兩個(gè)力的和。F3=2f

【答案】D

知識(shí)點(diǎn)三：滑輪組

定滑輪與動(dòng)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(huì)費(fèi)距離：

1、無(wú)論向哪個(gè)方向拉繩子，物體都會(huì)向上運(yùn)動(dòng)；

2、無(wú)論向哪個(gè)方向拉繩子，彈簧稱對(duì)繩子的拉力總等于物體和

滑輪總重力的二分之一；

3、無(wú)論向哪個(gè)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(huì)有這樣的效果呢？

認(rèn)真觀察你會(huì)發(fā)現(xiàn)：

1、物體與動(dòng)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(zhǎng)度

是一定的，它們總共要減少的長(zhǎng)度都要被繩子的自由端拉出來(lái)，所以

繩子自由端被拉動(dòng)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(huì)

費(fèi)距離：

1、向上拉繩子，物體會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，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(duì)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(huì)增大，這個(gè)牽涉到高中要學(xué)習(xí)的力的合成與分解問(wèn)題：

總結(jié)以上：為什么會(huì)有這樣的效果呢？

認(rèn)真觀察你會(huì)發(fā)現(xiàn):

1、物體與動(dòng)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(zhǎng)度是一定

的，它們總共要減少的長(zhǎng)度都要被繩子的自由端拉出來(lái)，所以繩子自

由端被拉動(dòng)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(shí)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(dòng)為動(dòng)滑輪的重；省力與費(fèi)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(dòng)滑輪的

重，理論上講，需要對(duì)繩子的拉力就是物體與動(dòng)滑輪重的幾分之

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

【知識(shí)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(dòng)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(dú)使用定滑輪或動(dòng)滑輪

就無(wú)法滿足人們的需要。

人們?yōu)榱藵M足需求就把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起，制成滑輪組

來(lái)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(diǎn)

1.滑輪組

人們把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起，利用動(dòng)滑輪能省力和定滑輪

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

輪組。

實(shí)驗(yàn)滑輪組及示意圖

%

2.滑輪組的優(yōu)點(diǎn)

從實(shí)驗(yàn)和示意圖中可以看出，滑輪組同時(shí)具備了定滑輪和動(dòng)滑輪

的優(yōu)點(diǎn)，所以，滑輪組的優(yōu)點(diǎn)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(guò)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(huì)不同。

1.最省力的繞繩方法

以有一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)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(dòng)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(shí)驗(yàn)繞法畫繞法

2.改變力方向的繞繩方法

還是以有一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jì)動(dòng)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(zhǎng)度為

Si=2h.乙圖繩子自由端拉下的長(zhǎng)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(cè)力計(jì)示數(shù)產(chǎn)生誤差的原因是：

（1）不計(jì)動(dòng)滑輪和繩子重.

（2）不計(jì)輪與軸之間的摩擦力.

（3）彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向沒(méi)有豎直向上。

3.彈簧測(cè)力計(jì)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(jì)動(dòng)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(jì)繩自重和摩擦?xí)r，拉力F、繩子股數(shù)n與物體重G和動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單機(jī)械，我們?cè)谏钪薪?jīng)?？?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(gè)滑輪組的目標(biāo)任務(wù)是克服阻力將車?yán)瞿酀?，所?/p>

總共要對(duì)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(gè)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(shí)上面的公式中的G就要

變成“F阻”了，G動(dòng)在這里就不再影響拉力的大小了。

【知識(shí)回顧】

功的原理告訴我們：使用任何機(jī)械都不省功。那么，人們使用機(jī)械時(shí)

會(huì)不會(huì)多做功呢？

回顧前期實(shí)驗(yàn)，我們使用杠桿和動(dòng)滑輪提升鉤碼時(shí)，拉力必須對(duì)杠桿

和動(dòng)滑輪做功，杠桿和動(dòng)滑輪才能對(duì)鉤碼做功，

杠桿動(dòng)滑輪

使用其它復(fù)雜機(jī)械跟簡(jiǎn)單機(jī)械原理相同。比如，在建筑工地，利用挖

掘機(jī)挖土方，用塔吊吊建筑材料等，都是動(dòng)力對(duì)機(jī)械做功，機(jī)械克服阻力

做功。

挖掘機(jī)塔吊

一、有用功、額外功、總功

在利用滑輪組提升鉤碼實(shí)驗(yàn)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(dòng)滑輪，動(dòng)力對(duì)動(dòng)滑輪做的功并非人們需要，

但不提升動(dòng)滑輪就不能提升鉤碼。

動(dòng)力對(duì)動(dòng)滑輪做功，動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做功圖

跟滑輪組類似.在生活中利用機(jī)械完成i前工程C比如.用挖掘機(jī)挖

泥塘，目的是把泥塘爛泥挖開，那么，挖掘機(jī)對(duì)爛泥做的功就是必須做的

功。

如果不通過(guò)機(jī)械臂和鏟斗就不能把爛泥挖開，動(dòng)力對(duì)機(jī)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(guò)程中，動(dòng)力除了對(duì)動(dòng)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(jī)械動(dòng)力來(lái)完成，所以,

人們把動(dòng)力所做的功或者說(shuō)有用功加額外功叫做總功。

知識(shí)點(diǎn)一：使用任何機(jī)械都不能省功

通過(guò)上節(jié)學(xué)習(xí)我們知道：使用機(jī)械能給我們帶來(lái)很多方便，這些機(jī)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(fèi)距離。省距離的要費(fèi)力。W=FS,實(shí)驗(yàn)表明：使用

任何機(jī)械都不能省功。有人把這個(gè)規(guī)律叫功的原理。問(wèn)題是往往使用

機(jī)械還會(huì)做一些額外功，導(dǎo)致最終使用機(jī)械比不使用機(jī)械還要做更多

的功！

知識(shí)點(diǎn)二：機(jī)械效率

在使用機(jī)械工作時(shí)，有用功在總功中所占份額越多越好。它反映了機(jī)

械的一種性能，物理學(xué)中用機(jī)械效率來(lái)表示C

例如：利用動(dòng)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(jī)械，直接人徒手

做的功；

W有二Gh

(2)總功：人通過(guò)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(jī)械提升物體做功。三、實(shí)驗(yàn)：測(cè)一滑輪組的機(jī)械效率

實(shí)的一：位用動(dòng)清愴盤力物體三計(jì)功：

總功-----時(shí)機(jī)械的擔(dān)力尸做眈功

?m功

由用功機(jī)械N物體妁拉力7,做的功

勾送金直向上捉升物體時(shí)”4.7A-GW

?外功：總功與有用功的JL值，變動(dòng)清”；一”；三、實(shí)驗(yàn):測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

輪殳及摩■因素的題喻.=0.02J

二、機(jī)械效率《，/)一、農(nóng)險(xiǎn)原網(wǎng)：

勻速堡A向上次舟物體“八爭(zhēng)邛年

在使用機(jī)械工作時(shí)，有刖功△總功中所占份蟆越多越好.它

HPF$Fs

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

獨(dú)力F、爆子自由M移動(dòng)的距▲5

1.定義：有用功跟總功的匕倒,,

方要計(jì)”的物理量：有用功”’411r忠功眇4、機(jī)H被率4

二、實(shí)”材：鼻I力計(jì)、用戶I-E2.

構(gòu)叫次架臺(tái)、E1疏見卮■顛

3.〃總小于I.用百分?jǐn)?shù)次卡.

四、實(shí)的探究：影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素百

力PNh/mFNs/m“J?1

-%.-7Iti

”「H\-----ThA一定一動(dòng)40.050.21.70.150.25578.4%

I.外嚴(yán)9一定一動(dòng)40.10.41.70.30.5178.4%

l無(wú)限簿堂及摩擦所做的功

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

百

、

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

一定.一動(dòng)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(jī)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(shí)，物體越支，機(jī)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(jī)械效率與動(dòng)滑輪的重有關(guān)<6

12.3機(jī)械效率及其計(jì)算

一.杠桿的機(jī)械效率

:走%】■用功m總5的比f(wàn)■叫機(jī)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(jī)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(jī)械的機(jī)械做印”手工“

【柘JK】?用機(jī)ME機(jī)械敕*的計(jì)X公式HI..的高度;F為動(dòng)力；s為動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)

/*,的距離

"/■:

二.滑輪走滑輪組的機(jī)楠效率2冰平勻速拉動(dòng)穩(wěn)三.料面的機(jī)械效率

"---

?_W肓_Fgs構(gòu)"二型二生

-沌1

F-不-WoFL

2不計(jì)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(dòng)為動(dòng)滑輪的重力；h為重物項(xiàng)為枷舞動(dòng)的距高；$"3分子自由錯(cuò)移動(dòng)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(dòng)的距離帽I；的袍帕力的纜褶般長(zhǎng)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(dòng)1m,動(dòng)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(jī)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(jī)械在使用中可能出現(xiàn)額外功的原因是：機(jī)械重量、摩擦等因素。

二、機(jī)械效率

1.定義

物理學(xué)中，把有月功跟總功的比值叫做機(jī)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(jī)械效率，那么

機(jī)械效率公式為：

因?yàn)閣總二w有用+w額外，所以，機(jī)械效率也可以用下式計(jì)算:

口有+口額

3.表示方法

機(jī)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(jī)械效率的計(jì)算方法：

。有用400J

〃=xl00%=80%

開急500J

或

〃=詹%=400^W0JX100%=80%

知識(shí)點(diǎn)三：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率

實(shí)驗(yàn)原理

%Fs

實(shí)驗(yàn)器材

彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、

鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線、鉤碼

注意事項(xiàng)

豎直向上，緩慢拉動(dòng)測(cè)力計(jì)。

以上實(shí)驗(yàn)如果增加鉤碼的數(shù)量多做幾次，數(shù)據(jù)填入下表，會(huì)得出如下

結(jié)論：動(dòng)滑輪重一定，物重越大，機(jī)械效率越高。

原因是額外功不會(huì)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(jī)械的效率會(huì)有所提高。從而也可以推出：物

重一樣，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械的效率會(huì)越低。

G/Nh/mF/Ns/mW有〃W總〃n

1

2

3

典型例題:

圖為測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置，鉤碼總重6N。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量要沿方向向上_____速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，由圖可

知拉力大小為N,若鉤碼上升的高度為8cm,則彈簧測(cè)力計(jì)向上移

動(dòng)cm,該滑輪組的機(jī)械效率為%。

（2）若僅增加銘碼的個(gè)數(shù)，該滑輪組有機(jī)械效率將（選填："增

大”、“減小”或“不變”）

【解析】理論上進(jìn)行測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(huì)

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(wú)法讀

數(shù)；

這是一個(gè)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(gè)數(shù)，有用功就會(huì)增加，造成額外場(chǎng)的因素基本不變，所以

機(jī)械效率就會(huì)相應(yīng)增大。

【答案】（1）豎直勻2.42483.3（2）增大

知識(shí)點(diǎn)四：斜面

斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它的特點(diǎn)是省力但要費(fèi)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(gè)巨大的斜

面。由于沿斜面運(yùn)動(dòng)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(jī)械效率并不高。但如果如下面左圖把物

體滾上車，機(jī)械效率就會(huì)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(zhǎng)越省力？

對(duì)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(shí)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(jī)械效率就簡(jiǎn)單了。

典型例題：

往車上裝重物時(shí)，常常用長(zhǎng)木板搭個(gè)斜面，把重物沿斜面推上去，

如圖所示，工人用3m長(zhǎng)的斜面，把120kg的重物提高1m,假設(shè)

斜面很光滑，見需要