人教版八年级物理下册第十二章 简单机械(全章课件)

第十二章简单机械第1节杠杆第十二章简单机械第1节杠杆1新知1

杠杆(1)一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆.杠杆可以是直的，也可以是任意形状的.作为杠杆必须具备以下条件：①有一个可绕着转动的固定点；②受力的作用而不变形(其实绝对的“不变形”是不可能的，这里是突出“硬”字)；③受到动力和阻力的作用，且这两种力对于杠杆的转动所起的作用正好相反(一个使杠杆顺时针转动，一个使杠杆逆时针转动).(2)杠杆的五要素①支点：杠杆绕着转动的固定点，用“O”来表示.它可以在棒的一端，也可以在其他位置.杠杆转动时，支点是相对固定的.

新知1杠杆2②动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示.③阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”来表示.无论是动力还是阻力，都是杠杆所受到的力，它们不是一种新的性质的力.动力和阻力没有严格的界限，只不过两个力的作用效果相反罢了；一般地，把人施加的力，或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力.④动力臂：从支点O到动力作用线的距离，用“l1”表示.⑤阻力臂：从支点O到阻力作用线的距离，用“l2”表示.

②动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示.3例题精讲【例1】如图12-1-1，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间，图钉作为杠杆，其支点是(

)

A.A点

B.B点

C.C点

D.O点解析这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，用力向上撬杠杆的A点，设备绕着C点顺时针转动，使图钉被拔出；故作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力，C点是支点.

答案

C例题精讲解析这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，用4举一反三1.关于杠杆的下列说法中，正确的是(

)A.杠杆必须是一根直棒B.杠杆不一定要有支点C.使用杠杆都是为了省力D.杠杆可以是直的，也可以是弯的Ｄ举一反三Ｄ52.如图12-1-2所示，下列关于力臂的说法中正确的是(

)A.动力臂l1是指支点O到动力F1的作用点的距离B.阻力臂l2是指支点O到阻力F2作用点的距离C.阻力臂l2是指支点O到阻力F2作用线的距离D.动力臂与阻力臂都在杠杆上Ｃ2.如图12-1-2所示，下列关于力臂的说法中正确的是(6新知2

力臂的画法(1)研究支点O：假设杠杆转动，杠杆上相对静止的点即为支点，如图12-1-3甲所示.(2)确定动力和阻力作用线：从动力、阻力作用点沿力的方向画射线，如图12-1-3乙所示.新知2力臂的画法7(3)作力臂：从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的距离为力臂，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂，如图12-1-3丙所示.可总结为：先找点(支点)，再找线(力的作用线)，由点到线作垂线段.(3)作力臂：从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的距离为8例题精讲【例2】如图12-1-4所示，用起子开启瓶盖，请确定支点O的位置，画出F的力臂.

解析

用起子开瓶盖时，根据用力情况，起子与瓶盖上面接触的点O为支点，过支点O作力F的作用线的垂线段，标出力臂符号l.

答案

如图12-1-5所示.例题精讲解析用起子开瓶盖时，根据用力情况，起子与瓶盖9举一反三1.如图12-1-6是使用羊角锤的示意图，请在图上画出动力F的力臂，并用字母L标明.如答图12-1-1所示.举一反三如答图12-1-1所示.10新知3杠杆的平衡条件(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时杠杆平衡.(2)杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂.公式为F1l1＝F2l2或

.其中F1表示动力，l1表示动力臂，F2表示阻力，l2表示阻力臂.根据杠杆的平衡条件，我们可以知道既省力又省距离的杠杆是不存在的.新知3杠杆的平衡条件11

(3)使用杠杆的平衡条件分析和解决问题时，应注意：①动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对别的物体所施加的力.②动力和阻力都是相对的.一般来说，动力是使杠杆绕支点转动的力，阻力是阻碍杠杆绕支点转动的力.如用撬棒撬石头时，手对撬棒施加的力称为动力，石头作用在撬棒上、阻碍杠杆转动的力称为阻力.但有时不易区分哪个是动力，哪个是阻力，可设某一个力(如使杠杆沿顺时针方向转动的力)为动力，则另一个力(使杠杆沿逆时针方向转动的力)为阻力.(3)使用杠杆的平衡条件分析和解决问题时，应注意：12例题精讲【例3】“探究杠杆的平衡条件”实验.(1)实验前，应先调节杠杆两端的平衡螺母，这是为了使杠杆在____位置平衡，这样做是为了避免杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响，而且实验时方便______.如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向_____调节，或将左端的平衡螺母向调节.(2)部分实验数据已记录在下表中.例题精讲13①请将表格中的实验数据补充完整；②实验时需要测量三组以上数据的目的是_______；③杠杆的平衡条件是_______________________.①请将表格中的实验数据补充完整；14

解析为了方便读取力臂，本实验中应该让杠杆在水平位置平衡.在调节平衡时，哪边高就向哪边调.为了减小实验误差，需要多次测量求平均值.

答案

(1)水平读取力臂左左

(2)①152②多次实验避免偶然性，使规律具有普遍性③动力×动力臂=阻力×阻力臂解析为了方便读取力臂，本实验中应该让杠杆在水平位置平衡15举一反三1.如图12-1-8所示，利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件.举一反三16

(1)实验前杠杆如图12-1-8所示，为使杠杆处在________平衡状态，应将杠杆右端的平衡螺母B向____(填“左”或“右”)调.(2)记录实验数据的表格如下表，请将表头栏目，实验所记录的数据补充完整.水平位置右动力F1/N阻力臂L2/m0.20.3(1)实验前杠杆如图12-1-8所示，为使杠杆处在____172.在探究杠杆平衡条件的实验中：2.在探究杠杆平衡条件的实验中：18（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；把钩码挂在杠杆A点如图12-1-9甲，为方便直接从杠杆上读出力臂，应在B点沿着______的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡．（2）如图12-1-9乙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将___________．竖直向下先变小后变大（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平19新知4杠杆的分类根据杠杆平衡的条件可将杠杆分为三类：(1)省力杠杆.如：剪铁皮的剪刀，起瓶盖用的起子，起钉子用的羊角锤等.(2)费力杠杆.如：理发用的剪刀，钓鱼用的鱼竿.(3)等臂杠杆.如：天平.新知4杠杆的分类20杠杆在使用时，省力和省距离不可能兼而有之，省力则费距离，费力则省距离.因此各类杠杆选择的原则是根据实际情况，从有利于生产出发.三类杠杆比较：杠杆在使用时，省力和省距离不可能兼而有之，省力则费距离，费力21例题精讲【例4】下图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是(

)解析可以画出每个杠杆的示意图，再通过比较力臂的大小，确定火钳是费力杠杆.

答案

B例题精讲解析可以画出每个杠杆的示意图，再通过比较力22举一反三如图12-1-10所示的常用工具中，它们的物理模型都是_____.在这些工具中，省力的是_________，费力的是_____.(填序号)杠杆②③⑥①④举一反三杠杆②③⑥①④23当堂训练1、生活中经常用到各式各样的剪刀都是一对杠杆.在使用剪刀的时候，下图中最能省力的剪刀是(

)Ｂ当堂训练1、生活中经常用到各式各样的剪刀都是一对杠杆.在使242、如图KT12-1-1所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①→②→③，此过程中，弹簧测力计的示数将(

)A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大后变小D.先变小后变大D2、如图KT12-1-1所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变253、如图KT12-1-3所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将(

)A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小Ｂ3、如图KT12-1-3所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直26overover27第十二章简单机械第2节滑轮第十二章简单机械第2节滑轮28新知1

定滑轮(1)定义：工作时中间轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮，如图12-2-1甲所示.(2)实质：定滑轮实质上是个等臂杠杆，所以不省力，如图12-2-1乙所示.(3)特点：使用定滑轮可以改变作用力的方向，动力移动距离与重物移动距离相等，如图12-2-1丙所示.新知1定滑轮29例题精讲【例1】学校旗杆顶装有定滑轮，这样做(

)

A.既省力，也改变施力的方向

B.省力，但不改变施力的方向

C.不省力，但改变施力的方向

D.既不省力，也不改变施力的方向解析定滑轮实质是个等臂杠杆，既不省力也不费力，但能改变力的方向，故选C.

答案

C例题精讲解析定滑轮实质是个等臂杠杆，既不省力也不费力30举一反三1.小明利用如图12-2-2所示的简单机械移动物体A时.当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法正确的是(

)A.F1=F2＜F3B.F1＜F2＜F3C.F1＞F2＞F3D.F1=F2=F3Ｄ举一反三Ｄ312.如图12-2-3所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起．使用定滑轮可以______________（填“省力”“省距离”或“改变动力方向”）；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊桥的重力是阻力．在拉起吊桥的过程中，阻力臂______（填“变大”“变小”或“不变”）.改变动力的方向变小2.如图12-2-3所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊32新知2

定滑轮(1)定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮，如图12-2-4甲所示.“动”指轴心的位置在移动，而不是转动.(2)实质：动滑轮实质上是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，所以可省一半的力，如图12-2-4乙所示.新知2定滑轮33(3)特点：省一半的力，但动力移动距离是重物移动距离的2倍，如图12-2-4丙所示.(3)特点：省一半的力，但动力移动距离是重物移动距离的2倍，34例题精讲【例2】小明在探究动滑轮的工作特点时，先用弹簧测力计测出了钩码的重力，然后按如图12-2-5所示装置实验.他设计了下表，请你帮他完成(不计摩擦和动滑轮重).例题精讲35解析在不计摩擦和动滑轮重的前提下，使用动滑轮工作时，可以省一半的力，即测力计的示数是砝码重的，但拉力移动的距离是砝码上升距离的2倍.由此可知：第一次砝码重就应为5N×2=10N，而砝码上升的距离应为30cm×

=15cm；第二次测力计的示数应为18N×

=9N，而拉力移动距离应为20cm×2=40cm.

答案第一次：10

15第二次：9

40解析在不计摩擦和动滑轮重的前提下，使用动滑轮工作时，可36举一反三1.如图12-2-6所示，用力F匀速提起重为4N的物体A.若不计滑轮重及摩擦，关于所用滑轮的种类和力F的大小，正确的判断是(

)A.定滑轮，F=4NB.定滑轮，F=2NC.动滑轮，F=2ND.动滑轮，F=4NＣ举一反三Ｃ372.图12-2-7是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船的力需要很大，则应选用_____（填“甲”或“乙”）方案，因为采用这种方案可以_____.（不计机械的自重及摩擦）甲省力2.图12-2-7是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，38新知3滑轮组(1)定义：由若干个定滑轮和动滑轮组成的装置叫滑轮组.(2)特点：可以省力，也可以改变力的方向，总重由几股绳子承担，拉力便是总重的几分之一.(3)使用滑轮组虽然可以省力，但必须多移动距离.总重由几股绳子承担，拉力移动的距离便是重物移动距离的几倍.新知3滑轮组39例题精讲【例3】如图12-2-8所示，甲图中使用的是____，使用这种机械的优点是____；乙图使用的是_____，使用这种机械的优点是.如乙图所示，物重G2为100N，若不计滑轮自重和摩擦，则拉力F是_____N；若物体以1m/s的速度匀速上升，则绳自由端移动的速度是_____m/s.例题精讲40解析定滑轮不省力，但能改变力的方向；滑轮组在不计摩擦和动滑轮的重时，绳子自由端的拉力是物重的，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的n倍.

答案定滑轮能改变力的方向滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向25

4解析定滑轮不省力，但能改变力的方向；滑轮组在不计摩擦和41举一反三1.如图12-2-9所示，把重为200N的物体匀速提升2m，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，所用拉力F为_____N，拉力所做的功为_____J.100400举一反三100400422.用如图12-2-10所示的滑轮组提升重物，若被提升的重物重25N，每个滑轮重10N，则绳子自由端的拉力为______N，使用此装置的优点是_______________________.（不计绳与滑轮之间的摩擦）17.5能省力又能改变力的方向2.用如图12-2-10所示的滑轮组提升重物，若被提升的重43新知4轮轴和斜面(1)轮轴①定义：由一个轮和一个轴组成，并且都绕固定的轴转动.使用轮轴，若动力F1作用在轮上，可以省力；若动力作用在轴上，则费力.②实质：轮轴实质上是一个可连续转动的杠杆.如图12-2-11所示.F1——作用在轮上的力，F2——作用在轴上的力，R——轮半径，r——轴半径.新知4轮轴和斜面44(2)斜面①定义：斜面是一种可以省力的简单机械，但必须多移动距离，如图12-2-12所示.②原理：Fl=GhF——沿斜面拉力，G——物体重力，l——斜面长，h——斜面高.从公式中可知：斜面越长越省力.(2)斜面45例题精讲【例4】有一个轮轴，轮半径是50cm，轴半径是10cm.使用这个轮轴提起500N的物体，至少要用____N的动力.若要使物体上升1m，则绕在轮上的绳端要拉过____m.(不计摩擦)解析轮半径R=50cm，轴半径r=10cm，阻力等于物体重，即F2=G=500N，由=，得F1=

=

=100N，即至少要用100N的动力.所用动力是阻力的，则动力移动的距离应为阻力上升距离的5倍，所以绕在轮上的绳端要拉过5m.

答案

100

5例题精讲解析轮半径R=50cm，轴半径r=10c46举一反三1.将图12-2-13所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个______(填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，属于_____(填“省力”或“费力”)机械.轮轴省力举一反三轮轴省力472.下图所示，日常生活和生产实践中使用的机械能抽象为斜面的是(

)Ｃ2.下图所示，日常生活和生产实践中使用的机械能抽象为斜面的48新知5滑轮组的组装：奇动偶定法(1)根据F=，求出动滑轮上绳子的段数n.(2)如n为偶数时，绳子的固定端系在定滑轮上(即“偶定”).(3)若n为奇数时，绳子的固定端系在动滑轮上(即“奇动”).新知5滑轮组的组装：奇动偶定法49例题精讲【例5】用滑轮组提起2000N的重物，绳子最多只能承受600N的力(不计滑轮重和摩擦).(1)设计一个向下拉动绳子的最简单的滑轮组，并画出示意图.(2)据此设计要匀速提起物体所用的拉力是多大？(3)若在此问题中，将物体匀速提升3m，应把绳子拉下多少米？例题精讲50解析首先确定承担重物的绳子段数：=3.3(要取整数4，即4段绳子).既要省力，又能改变力的方向，并且承担重物的绳子是偶数，要从定滑轮绕起.所以需要两个定滑轮和两个动滑轮.省了力，就要费距离，由S=nh可求出绳子拉下的长度.答案(1)n=4，示意图如图12-2-14所示.

(2)F=

=500N.

(3)s=nh=4×3m=12m.解析首先确定承担重物的绳子段数：=3.511.站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶.请在图12-2-15中画出滑轮组绳子的绕法.如答图12-2-1所示.1.站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶.请在图12-52当堂训练1、如图KT12-2-1所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码.忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是(

)A.F1较大B.F3较大C.F1、F2、F3的大小不能确定D.将钩码提升相同的高度，力F1、F2、F3所做的功相等Ｄ当堂训练1、如图KT12-2-1所示，用一根绳子绕过定滑轮，532、用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）(

)D2、用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的543、如图KT12-2-3所示，用滑轮组提升重为220N的物体，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重.若在5s内将绳子匀速向上拉6m，则物体上升____m，手拉绳子的力为_______N，拉力的功率为_____W.280963、如图KT12-2-3所示，用滑轮组提升重为220N的物55overover56第十二章简单机械第3节机械效率第一课时机械效率（一）第十二章简单机械第3节机械效率第一课时57新知1

有用功、额外功、总功有用功：有用功可理解为一种“目的”功.例如，用滑轮组匀速提升重物时，使用机械的目的是提高重物，那么克服物体的重力做的功是有用功，即W有用=Gh；又如用滑轮组拉动重物在水平面上匀速移动时，使用机械的目的是水平移动重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功是有用功，即W有用=fs.额外功：指对人们无用但又不得不额外做的功，即克服机械自重和自身部件的摩擦而做的功，由于机械自重和摩擦总是存在的，因而额外功是不可避免的，对任何实际的机械总有W额外>0.

新知1有用功、额外功、总功58总功：总功是人们使用机械时动力总共做的功，这其中既有通过机械克服物体阻力做的有用功，又有克服机械自身重力和摩擦做的额外功，所以有用功、额外功和总功的关系是W总=W有用+W额外.注意：计算有用功时，要注意结合实际情况来判定，例如用水桶从井中提水时；水桶掉进井里，从井里捞桶时，这两种情况下的有用功就不同.总功：总功是人们使用机械时动力总共做的功，这其中既有通过机械59例题精讲【例1】小刚用力将一桶水从井里提上来，他对____做的功是有用功，对______做的功是额外功.解析小刚的目的是将水从井里提上来，所以他对水做的功是有用功；要想将水从井里提上来，又不得不用桶，所以他对桶做的功是额外功.

答案水桶例题精讲解析小刚的目的是将水从井里提上来，所以他对60举一反三小阳将一桶水从一楼提到二楼.此过程中，下列说法正确的是(

)A.对桶做的功是有用功B.对水做的功是有用功C.对水做的功是额外功D.克服自身重力做的功是总功Ｂ举一反三Ｂ61新知2

机械效率(1)机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示.机械效率=

×100%，即η=

×100%.说明：①三种功的计算方法及关系：W总=Fs，W有用=Gh(适用于利用机械沿竖直方向提升重物)，W有用=Fs物(适用于利用机械沿水平方向移动物体)，W额外=W总-W有用；②任何实际机械的机械效率η＜1，且η是一个没有单位的量.新知2机械效率62(2)机械效率是用来表示机械对总功的利用率的物理量.

注意：①由于有用功是总功的一部分，所以机械效率总小于1；②机械效率的高低与利用机械省力多少是两回事，不能混为一谈；③额外功是指使用机械工作时对人们无用的功，这类功有时可以设法减小，但无法避免；④在求某一机械的机械效率时，一定要正确区分有用功和总功，一般来说，人或其他动力对某一机械所做的功是总功，而该机械对物体所做的功是有用功.(3)提高机械效率的办法：减小额外功是提高机械效率的有效方法，改进机械结构，使它更合理、轻巧；对机械进行保养，保持良好的润滑，减少摩擦.(2)机械效率是用来表示机械对总功的利用率的物理量.63例题精讲【例2】关于机械效率的问题，下列说法正确的是(

)

A.做功越多，机械效率一定越高

B.单位时间内做功越多，机械效率一定越高

C.省力越多的机械，机械效率一定越高

D.额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高例题精讲64

解析

有用功和总功的比值叫机械效率；由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关.额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确.

答案

D解析有用功和总功的比值叫机械效率；由机械效率的定义可知65举一反三1.某人用机械做了8000J的功，其中额外功是有用功的，那么该机械做的有用功是_______J，机械效率是_____%.2.质量为0.5kg的塑料桶装满水后总质量为10kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是_____J，有用功是_____J，机械效率是_____%.（g=10N/kg）6000751009595举一反三600075100959566当堂训练1、下列有关功率与机械效率的说法中正确的是(

)A.机械效率越高，机械做功一定越快B.做功越多的机械，机械效率一定越高C.功率越大的机械，机械效率一定越高D.做功越快的机械，功率一定越大Ｄ当堂训练1、下列有关功率与机械效率的说法中正确的是()Ｄ672、组合机械的斜面长4m，高2m，将重为100N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，如图KT12-3-1所示，需用的拉力为40N，需要的时间是5s．那么，将物体从底部拉到顶部所做的有用功是______J，拉力做的总功的功率是_____W．200642、组合机械的斜面长4m，高2m，将重为100N的物体683、杠杆的摩擦非常小，是一种机械效率非常高的简单机械.如图KT12-3-3所示，若用一根机械效率为90％的杠杆将一个720N的物体提升5cm，此过程所做的有用功是_____J，总功是____J，额外功是___J.364043、杠杆的摩擦非常小，是一种机械效率非常高的简单机械.如图K69overover70第十二章简单机械第3节机械效率第一课时机械效率（二）第十二章简单机械第3节机械效率第一课时71新知1

斜面的机械效率在斜面高一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在斜面的长、高一定时，斜面越光滑，机械效率越高.注意：利用斜面时，动力所做的功等于克服重力所做的功和克服摩擦力所做功的总和.用公式表示为Fl=Gh+fl.

新知1斜面的机械效率72例题精讲【例1】如图12-3-1所示，已知斜面高为2m，斜面长为高的2倍.小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端.拉力大小为300N，绳重不计.求：（1）小兵对木箱做的有用功.（2）斜面的机械效率.（3）斜面对物体施加的摩擦力.例题精讲73

解析（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求有用功；（2）根据公式W=Fs可求总功，机械效率等于有用功除以总功.（3）求出额外功，利用W额=fs求摩擦力.

答案

(1)800J

(2)66.7﹪（3）100N解析（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求74举一反三1.如图12-3-2所示，小明用20N的力拉着重50N的物体沿斜面运动了1m，物体上升的高度为0.2m，则小明做的有用功和斜面的机械效率分别是(

)A.10J，50%B.20J，50%C.50J，80%D.4J，8%Ａ举一反三Ａ75新知2

滑轮组的机械效率

同一个动滑轮，提升重物越重，机械效率越大.不同的动滑轮，提升相同的重物，动滑轮自重越小，机械效率越高.注意：关于滑轮组的机械效率.(1)总功在绳子自由端计算，即：W总=F绳s绳=F拉s绳；(2)有用功在动滑轮一侧计算，当滑轮沿竖直方向上升时，W有用=Gh；当滑轮沿水平方向移动时，W有用=F轮s物=f阻s物；(3)绳子自由端移动的距离s与物体上升高度h及绳子段数n的关系：s=nh，n要在动滑轮一侧确定.新知2滑轮组的机械效率76例题精讲【例1】如图12-3-4所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是_____J，额外功是______J，拉力的功率是_______W，滑轮组的机械效率是.例题精讲77

解析

（1）根据W=Gh求出有用功.

（2）根据s=3h求出拉力移动距离，根据W=Fs求出总功，再根据W总=W有用+W额，求出额外功.

（3）根据P=

求出拉力的功率.

（4）根据η=

求出机械效率.

答案

1

620

180

90

90%解析（1）根据W=Gh求出有用功.78举一反三1.如图12-3-5所示，重8N的物体，在拉力F的作用下2s内匀速上升了0.4m，动滑轮重2N，不计绳重及摩擦，则下列计算结果不正确的是(

)A.拉力的大小为5NB.绳子自由端移动距离为1.2mC.拉力F的功率为2WD.滑轮组的机械效率为80%Ｂ举一反三Ｂ792.如图12-3-6所示的滑轮组（不计绳重及摩擦），工人师傅用40N的拉力将质量为5kg、底面积为1600cm2的空吊篮A匀速提升到二楼平台，此滑轮组的机械效率为_____%．62.52.如图12-3-6所示的滑轮组（不计绳重及摩擦），工人师80当堂训练1、如图KT12-3-5所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重.则下列说法正确的是(

)A.甲较省力，机械效率较低B.乙较省力，机械效率较低C.甲较省力，机械效率较高D.乙较省力，机械效率较高Ｂ当堂训练1、如图KT12-3-5所示，用甲、乙两种装置匀速提812、用如图KT12-3-6所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则(

)A．利用滑轮组所做的有用功是450JB．绳子自由端移动的速度是0.9m/sC．拉力的功率是99WD．滑轮组的机械效率是80%C2、用如图KT12-3-6所示的滑轮组在10s内将300824、如图KT12-3-7所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是____%，物体受到的摩擦力是______N．62.50.6754、如图KT12-3-7所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N83overover84第十二章简单机械章末总结第十二章简单机械章末总结85知识网络知识网络86考纲要求1.简单机械改变力的大小和方向.（探究）2.机械效率.（了解）3.机械使用的历史发展过程；机械的使用对社会发展的作用.（认识）考纲要求1.简单机械改变力的大小和方向.（探究）87强化训练1.下列生活情景中，属于应用费力杠杆的是(

)A.用钢丝钳剪钢丝B.用船桨划龙舟C.用独轮车运砖头D.用指甲剪剪指甲B强化训练1.下列生活情景中，属于应用费力杠杆的是()B882、在道路条件不允许的情况下，军车通常采用如下方法原地掉头，先将千斤顶放在车底部合适的位置将军车顶起来，然后推动军车绕千斤顶转动即可实现原地掉头（如图12-J-1），下列有关分析正确的是(

)A．千斤顶应放在车底部靠近车轮的位置B．千斤顶应放在车所受重力的作用线上C．只要在车前部推就最省力D．只要在车上离千斤顶最远的地方推就最省力Ｂ2、在道路条件不允许的情况下，军车通常采用如下方法原地掉头，893.如图12-J-2所示，在处于水平平衡的杠杆上A点，挂上4个钩码（每个钩码的质量为50g），若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力量最小为（g取10N/kg）(

)A.15N B.6N C.3N D.1.5NＤ3.如图12-J-2所示，在处于水平平衡的杠杆上A点，挂上904、物理知识在生活中有广泛的应用，洗手池的下水管道常常做成如图12-J-5甲所示的弯管，图中虚线框内部分弯管是利用物理模型_____的原理来设计的，园艺师傅使用如图12-J-5乙所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是通过__________方式达到省力的目的．连通器减小阻力臂4、物理知识在生活中有广泛的应用，洗手池的下水管道常常做成如915、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证．（1）如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变_____因素，从而进行研究．B5、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了92（2）下列A、B是同学提出的两个猜想：猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关．（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验．验证猜想一的小组应按图___________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小______（填“相等”或“不相等”），则可初步判断猜想一是错误的；1，3或2，4相等（2）下列A、B是同学提出的两个猜想：1，3或2，4相等93验证猜想二的小组应按图___________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是_____（填“正确”或“错误”）的．（4）请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：_______________________________________________________________________________________________________________．1，2或3，4正确尽量让滑轮组满负荷工作（提升可以提升的最大物重）、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等验证猜想二的小组应按图___________所示的两个滑轮组946、小雨通过如图12-J-9甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图12-J-9乙所示．其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%．每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力．求：（1）物体在空中上升1m，小雨做的功是多少？（2）每个动滑轮的重力是多少？6、小雨通过如图12-J-9甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至95解：（1）由图12-J-9乙可知，绳子自由端移动的距离为0~4m时，拉力为100N不变，此时物体没有露出水面，4~6m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6~8m时拉力为200N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N，由图可知，n=4，所以绳子自由端移动的距离s=nh=4×1m=4m，小雨做的功是W=Fs=200N×4m=800J.解：（1）由图12-J-9乙可知，绳子自由端移动的距离为0~96（2）根据η=可得，物体在空中上升1m做的有用功W有用=ηW总=85%×800J=680J，根据W=Gh可得，物体的重力G=

=680N，根据F=（G+G动）可得，2G动=4F-G=4×200N-680N=120N，所以每个动滑轮的重力为60N.（2）根据η=可得，物体在空中上升1m做的有用功W有用97overover98第十二章简单机械第1节杠杆第十二章简单机械第1节杠杆99新知1

杠杆(1)一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆.杠杆可以是直的，也可以是任意形状的.作为杠杆必须具备以下条件：①有一个可绕着转动的固定点；②受力的作用而不变形(其实绝对的“不变形”是不可能的，这里是突出“硬”字)；③受到动力和阻力的作用，且这两种力对于杠杆的转动所起的作用正好相反(一个使杠杆顺时针转动，一个使杠杆逆时针转动).(2)杠杆的五要素①支点：杠杆绕着转动的固定点，用“O”来表示.它可以在棒的一端，也可以在其他位置.杠杆转动时，支点是相对固定的.

新知1杠杆100②动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示.③阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”来表示.无论是动力还是阻力，都是杠杆所受到的力，它们不是一种新的性质的力.动力和阻力没有严格的界限，只不过两个力的作用效果相反罢了；一般地，把人施加的力，或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力.④动力臂：从支点O到动力作用线的距离，用“l1”表示.⑤阻力臂：从支点O到阻力作用线的距离，用“l2”表示.

②动力：使杠杆转动的力，用“F1”来表示.101例题精讲【例1】如图12-1-1，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间，图钉作为杠杆，其支点是(

)

A.A点

B.B点

C.C点

D.O点解析这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，用力向上撬杠杆的A点，设备绕着C点顺时针转动，使图钉被拔出；故作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力，C点是支点.

答案

C例题精讲解析这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，用102举一反三1.关于杠杆的下列说法中，正确的是(

)A.杠杆必须是一根直棒B.杠杆不一定要有支点C.使用杠杆都是为了省力D.杠杆可以是直的，也可以是弯的Ｄ举一反三Ｄ1032.如图12-1-2所示，下列关于力臂的说法中正确的是(

)A.动力臂l1是指支点O到动力F1的作用点的距离B.阻力臂l2是指支点O到阻力F2作用点的距离C.阻力臂l2是指支点O到阻力F2作用线的距离D.动力臂与阻力臂都在杠杆上Ｃ2.如图12-1-2所示，下列关于力臂的说法中正确的是(104新知2

力臂的画法(1)研究支点O：假设杠杆转动，杠杆上相对静止的点即为支点，如图12-1-3甲所示.(2)确定动力和阻力作用线：从动力、阻力作用点沿力的方向画射线，如图12-1-3乙所示.新知2力臂的画法105(3)作力臂：从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的距离为力臂，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂，如图12-1-3丙所示.可总结为：先找点(支点)，再找线(力的作用线)，由点到线作垂线段.(3)作力臂：从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足间的距离为106例题精讲【例2】如图12-1-4所示，用起子开启瓶盖，请确定支点O的位置，画出F的力臂.

解析

用起子开瓶盖时，根据用力情况，起子与瓶盖上面接触的点O为支点，过支点O作力F的作用线的垂线段，标出力臂符号l.

答案

如图12-1-5所示.例题精讲解析用起子开瓶盖时，根据用力情况，起子与瓶盖107举一反三1.如图12-1-6是使用羊角锤的示意图，请在图上画出动力F的力臂，并用字母L标明.如答图12-1-1所示.举一反三如答图12-1-1所示.108新知3杠杆的平衡条件(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时杠杆平衡.(2)杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂.公式为F1l1＝F2l2或

.其中F1表示动力，l1表示动力臂，F2表示阻力，l2表示阻力臂.根据杠杆的平衡条件，我们可以知道既省力又省距离的杠杆是不存在的.新知3杠杆的平衡条件109

(3)使用杠杆的平衡条件分析和解决问题时，应注意：①动力和阻力都是指杠杆受到的力，而不是杠杆对别的物体所施加的力.②动力和阻力都是相对的.一般来说，动力是使杠杆绕支点转动的力，阻力是阻碍杠杆绕支点转动的力.如用撬棒撬石头时，手对撬棒施加的力称为动力，石头作用在撬棒上、阻碍杠杆转动的力称为阻力.但有时不易区分哪个是动力，哪个是阻力，可设某一个力(如使杠杆沿顺时针方向转动的力)为动力，则另一个力(使杠杆沿逆时针方向转动的力)为阻力.(3)使用杠杆的平衡条件分析和解决问题时，应注意：110例题精讲【例3】“探究杠杆的平衡条件”实验.(1)实验前，应先调节杠杆两端的平衡螺母，这是为了使杠杆在____位置平衡，这样做是为了避免杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响，而且实验时方便______.如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向_____调节，或将左端的平衡螺母向调节.(2)部分实验数据已记录在下表中.例题精讲111①请将表格中的实验数据补充完整；②实验时需要测量三组以上数据的目的是_______；③杠杆的平衡条件是_______________________.①请将表格中的实验数据补充完整；112

解析为了方便读取力臂，本实验中应该让杠杆在水平位置平衡.在调节平衡时，哪边高就向哪边调.为了减小实验误差，需要多次测量求平均值.

答案

(1)水平读取力臂左左

(2)①152②多次实验避免偶然性，使规律具有普遍性③动力×动力臂=阻力×阻力臂解析为了方便读取力臂，本实验中应该让杠杆在水平位置平衡113举一反三1.如图12-1-8所示，利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件.举一反三114

(1)实验前杠杆如图12-1-8所示，为使杠杆处在________平衡状态，应将杠杆右端的平衡螺母B向____(填“左”或“右”)调.(2)记录实验数据的表格如下表，请将表头栏目，实验所记录的数据补充完整.水平位置右动力F1/N阻力臂L2/m0.20.3(1)实验前杠杆如图12-1-8所示，为使杠杆处在____1152.在探究杠杆平衡条件的实验中：2.在探究杠杆平衡条件的实验中：116（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；把钩码挂在杠杆A点如图12-1-9甲，为方便直接从杠杆上读出力臂，应在B点沿着______的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡．（2）如图12-1-9乙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将___________．竖直向下先变小后变大（1）安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平117新知4杠杆的分类根据杠杆平衡的条件可将杠杆分为三类：(1)省力杠杆.如：剪铁皮的剪刀，起瓶盖用的起子，起钉子用的羊角锤等.(2)费力杠杆.如：理发用的剪刀，钓鱼用的鱼竿.(3)等臂杠杆.如：天平.新知4杠杆的分类118杠杆在使用时，省力和省距离不可能兼而有之，省力则费距离，费力则省距离.因此各类杠杆选择的原则是根据实际情况，从有利于生产出发.三类杠杆比较：杠杆在使用时，省力和省距离不可能兼而有之，省力则费距离，费力119例题精讲【例4】下图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是(

)解析可以画出每个杠杆的示意图，再通过比较力臂的大小，确定火钳是费力杠杆.

答案

B例题精讲解析可以画出每个杠杆的示意图，再通过比较力120举一反三如图12-1-10所示的常用工具中，它们的物理模型都是_____.在这些工具中，省力的是_________，费力的是_____.(填序号)杠杆②③⑥①④举一反三杠杆②③⑥①④121当堂训练1、生活中经常用到各式各样的剪刀都是一对杠杆.在使用剪刀的时候，下图中最能省力的剪刀是(

)Ｂ当堂训练1、生活中经常用到各式各样的剪刀都是一对杠杆.在使1222、如图KT12-1-1所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①→②→③，此过程中，弹簧测力计的示数将(

)A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大后变小D.先变小后变大D2、如图KT12-1-1所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变1233、如图KT12-1-3所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将(

)A．不变B．变小C．变大D．先变大后变小Ｂ3、如图KT12-1-3所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直124overover125第十二章简单机械第2节滑轮第十二章简单机械第2节滑轮126新知1

定滑轮(1)定义：工作时中间轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮，如图12-2-1甲所示.(2)实质：定滑轮实质上是个等臂杠杆，所以不省力，如图12-2-1乙所示.(3)特点：使用定滑轮可以改变作用力的方向，动力移动距离与重物移动距离相等，如图12-2-1丙所示.新知1定滑轮127例题精讲【例1】学校旗杆顶装有定滑轮，这样做(

)

A.既省力，也改变施力的方向

B.省力，但不改变施力的方向

C.不省力，但改变施力的方向

D.既不省力，也不改变施力的方向解析定滑轮实质是个等臂杠杆，既不省力也不费力，但能改变力的方向，故选C.

答案

C例题精讲解析定滑轮实质是个等臂杠杆，既不省力也不费力128举一反三1.小明利用如图12-2-2所示的简单机械移动物体A时.当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法正确的是(

)A.F1=F2＜F3B.F1＜F2＜F3C.F1＞F2＞F3D.F1=F2=F3Ｄ举一反三Ｄ1292.如图12-2-3所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起．使用定滑轮可以______________（填“省力”“省距离”或“改变动力方向”）；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊桥的重力是阻力．在拉起吊桥的过程中，阻力臂______（填“变大”“变小”或“不变”）.改变动力的方向变小2.如图12-2-3所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊130新知2

定滑轮(1)定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮，如图12-2-4甲所示.“动”指轴心的位置在移动，而不是转动.(2)实质：动滑轮实质上是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，所以可省一半的力，如图12-2-4乙所示.新知2定滑轮131(3)特点：省一半的力，但动力移动距离是重物移动距离的2倍，如图12-2-4丙所示.(3)特点：省一半的力，但动力移动距离是重物移动距离的2倍，132例题精讲【例2】小明在探究动滑轮的工作特点时，先用弹簧测力计测出了钩码的重力，然后按如图12-2-5所示装置实验.他设计了下表，请你帮他完成(不计摩擦和动滑轮重).例题精讲133解析在不计摩擦和动滑轮重的前提下，使用动滑轮工作时，可以省一半的力，即测力计的示数是砝码重的，但拉力移动的距离是砝码上升距离的2倍.由此可知：第一次砝码重就应为5N×2=10N，而砝码上升的距离应为30cm×

=15cm；第二次测力计的示数应为18N×

=9N，而拉力移动距离应为20cm×2=40cm.

答案第一次：10

15第二次：9

40解析在不计摩擦和动滑轮重的前提下，使用动滑轮工作时，可134举一反三1.如图12-2-6所示，用力F匀速提起重为4N的物体A.若不计滑轮重及摩擦，关于所用滑轮的种类和力F的大小，正确的判断是(

)A.定滑轮，F=4NB.定滑轮，F=2NC.动滑轮，F=2ND.动滑轮，F=4NＣ举一反三Ｃ1352.图12-2-7是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船的力需要很大，则应选用_____（填“甲”或“乙”）方案，因为采用这种方案可以_____.（不计机械的自重及摩擦）甲省力2.图12-2-7是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，136新知3滑轮组(1)定义：由若干个定滑轮和动滑轮组成的装置叫滑轮组.(2)特点：可以省力，也可以改变力的方向，总重由几股绳子承担，拉力便是总重的几分之一.(3)使用滑轮组虽然可以省力，但必须多移动距离.总重由几股绳子承担，拉力移动的距离便是重物移动距离的几倍.新知3滑轮组137例题精讲【例3】如图12-2-8所示，甲图中使用的是____，使用这种机械的优点是____；乙图使用的是_____，使用这种机械的优点是.如乙图所示，物重G2为100N，若不计滑轮自重和摩擦，则拉力F是_____N；若物体以1m/s的速度匀速上升，则绳自由端移动的速度是_____m/s.例题精讲138解析定滑轮不省力，但能改变力的方向；滑轮组在不计摩擦和动滑轮的重时，绳子自由端的拉力是物重的，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的n倍.

答案定滑轮能改变力的方向滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向25

4解析定滑轮不省力，但能改变力的方向；滑轮组在不计摩擦和139举一反三1.如图12-2-9所示，把重为200N的物体匀速提升2m，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，所用拉力F为_____N，拉力所做的功为_____J.100400举一反三1004001402.用如图12-2-10所示的滑轮组提升重物，若被提升的重物重25N，每个滑轮重10N，则绳子自由端的拉力为______N，使用此装置的优点是_______________________.（不计绳与滑轮之间的摩擦）17.5能省力又能改变力的方向2.用如图12-2-10所示的滑轮组提升重物，若被提升的重141新知4轮轴和斜面(1)轮轴①定义：由一个轮和一个轴组成，并且都绕固定的轴转动.使用轮轴，若动力F1作用在轮上，可以省力；若动力作用在轴上，则费力.②实质：轮轴实质上是一个可连续转动的杠杆.如图12-2-11所示.F1——作用在轮上的力，F2——作用在轴上的力，R——轮半径，r——轴半径.新知4轮轴和斜面142(2)斜面①定义：斜面是一种可以省力的简单机械，但必须多移动距离，如图12-2-12所示.②原理：Fl=GhF——沿斜面拉力，G——物体重力，l——斜面长，h——斜面高.从公式中可知：斜面越长越省力.(2)斜面143例题精讲【例4】有一个轮轴，轮半径是50cm，轴半径是10cm.使用这个轮轴提起500N的物体，至少要用____N的动力.若要使物体上升1m，则绕在轮上的绳端要拉过____m.(不计摩擦)解析轮半径R=50cm，轴半径r=10cm，阻力等于物体重，即F2=G=500N，由=，得F1=

=

=100N，即至少要用100N的动力.所用动力是阻力的，则动力移动的距离应为阻力上升距离的5倍，所以绕在轮上的绳端要拉过5m.

答案

100

5例题精讲解析轮半径R=50cm，轴半径r=10c144举一反三1.将图12-2-13所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个______(填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，属于_____(填“省力”或“费力”)机械.轮轴省力举一反三轮轴省力1452.下图所示，日常生活和生产实践中使用的机械能抽象为斜面的是(

)Ｃ2.下图所示，日常生活和生产实践中使用的机械能抽象为斜面的146新知5滑轮组的组装：奇动偶定法(1)根据F=，求出动滑轮上绳子的段数n.(2)如n为偶数时，绳子的固定端系在定滑轮上(即“偶定”).(3)若n为奇数时，绳子的固定端系在动滑轮上(即“奇动”).新知5滑轮组的组装：奇动偶定法147例题精讲【例5】用滑轮组提起2000N的重物，绳子最多只能承受600N的力(不计滑轮重和摩擦).(1)设计一个向下拉动绳子的最简单的滑轮组，并画出示意图.(2)据此设计要匀速提起物体所用的拉力是多大？(3)若在此问题中，将物体匀速提升3m，应把绳子拉下多少米？例题精讲148解析首先确定承担重物的绳子段数：=3.3(要取整数4，即4段绳子).既要省力，又能改变力的方向，并且承担重物的绳子是偶数，要从定滑轮绕起.所以需要两个定滑轮和两个动滑轮.省了力，就要费距离，由S=nh可求出绳子拉下的长度.答案(1)n=4，示意图如图12-2-14所示.

(2)F=

=500N.

(3)s=nh=4×3m=12m.解析首先确定承担重物的绳子段数：=3.1491.站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶.请在图12-2-15中画出滑轮组绳子的绕法.如答图12-2-1所示.1.站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶.请在图12-150当堂训练1、如图KT12-2-1所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码.忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是(

)A.F1较大B.F3较大C.F1、F2、F3的大小不能确定D.将钩码提升相同的高度，力F1、F2、F3所做的功相等Ｄ当堂训练1、如图KT12-2-1所示，用一根绳子绕过定滑轮，1512、用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）(

)D2、用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的1523、如图KT12-2-3所示，用滑轮组提升重为220N的物体，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重.若在5s内将绳子匀速向上拉6m，则物体上升____m，手拉绳子的力为_______N，拉力的功率为_____W.280963、如图KT12-2-3所示，用滑轮组提升重为220N的物153overover154第十二章简单机械第3节机械效率第一课时机械效率（一）第十二章简单机械第3节机械效率第一课时155新知1

有用功、额外功、总功有用功：有用功可理解为一种“目的”功.例如，用滑轮组匀速提升重物时，使用机械的目的是提高重物，那么克服物体的重力做的功是有用功，即W有用=Gh；又如用滑轮组拉动重物在水平面上匀速移动时，使用机械的目的是水平移动重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功是有用功，即W有用=fs.额外功：指对人们无用但又不得不额外做的功，即克服机械自重和自身部件的摩擦而做的功，由于机械自重和摩擦总是存在的，因而额外功是不可避免的，对任何实际的机械总有W额外>0.

新知1有用功、额外功、总功156总功：总功是人们使用机械时动力总共做的功，这其中既有通过机械克服物体阻力做的有用功，又有克服机械自身重力和摩擦做的额外功，所以有用功、额外功和总功的关系是W总=W有用+W额外.注意：计算有用功时，要注意结合实际情况来判定，例如用水桶从井中提水时；水桶掉进井里，从井里捞桶时，这两种情况下的有用功就不同.总功：总功是人们使用机械时动力总共做的功，这其中既有通过机械157例题精讲【例1】小刚用力将一桶水从井里提上来，他对____做的功是有用功，对______做的功是额外功.解析小刚的目的是将水从井里提上来，所以他对水做的功是有用功；要想将水从井里提上来，又不得不用桶，所以他对桶做的功是额外功.

答案水桶例题精讲解析小刚的目的是将水从井里提上来，所以他对158举一反三小阳将一桶水从一楼提到二楼.此过程中，下列说法正确的是(

)A.对桶做的功是有用功B.对水做的功是有用功C.对水做的功是额外功D.克服自身重力做的功是总功Ｂ举一反三Ｂ159新知2

机械效率(1)机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示.机械效率=

×100%，即η=

×100%.说明：①三种功的计算方法及关系：W总=Fs，W有用=Gh(适用于利用机械沿竖直方向提升重物)，W有用=Fs物(适用于利用机械沿水平方向移动物体)，W额外=W总-W有用；②任何实际机械的机械效率η＜1，且η是一个没有单位的量.新知2机械效率160(2)机械效率是用来表示机械对总功的利用率的物理量.

注意：①由于有用功是总功的一部分，所以机械效率总小于1；②机械效率的高低与利用机械省力多少是两回事，不能混为一谈；③额外功是指使用机械工作时对人们无用的功，这类功有时可以设法减小，但无法避免；④在求某一机械的机械效率时，一定要正确区分有用功和总功，一般来说，人或其他动力对某一机械所做的功是总功，而该机械对物体所做的功是有用功.(3)提高机械效率的办法：减小额外功是提高机械效率的有效方法，改进机械结构，使它更合理、轻巧；对机械进行保养，保持良好的润滑，减少摩擦.(2)机械效率是用来表示机械对总功的利用率的物理量.161例题精讲【例2】关于机械效率的问题，下列说法正确的是(

)

A.做功越多，机械效率一定越高

B.单位时间内做功越多，机械效率一定越高

C.省力越多的机械，机械效率一定越高

D.额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高例题精讲162

解析

有用功和总功的比值叫机械效率；由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关.额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确.

答案

D解析有用功和总功的比值叫机械效率；由机械效率的定义可知163举一反三1.某人用机械做了8000J的功，其中额外功是有用功的，那么该机械做的有用功是_______J，机械效率是_____%.2.质量为0.5kg的塑料桶装满水后总质量为10kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是_____J，有用功是_____J，机械效率是_____%.（g=10N/kg）6000751009595举一反三6000751009595164当堂训练1、下列有关功率与机械效率的说法中正确的是(

)A.机械效率越高，机械做功一定越快B.做功越多的机械，机械效率一定越高C.功率越大的机械，机械效率一定越高D.做功越快的机械，功率一定越大Ｄ当堂训练1、下列有关功率与机械效率的说法中正确的是()Ｄ1652、组合机械的斜面长4m，高2m，将重为100N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，如图KT12-3-1所示，需用的拉力为40N，需要的时间是5s．那么，将物体从底部拉到顶部所做的有用功是______J，拉力做的总功的功率是_____W．200642、组合机械的斜面长4m，高2m，将重为100N的物体1663、杠杆的摩擦非常小，是一种机械效率非常高的简单机械.如图KT12-3-3所示，若用一根机械效率为90％的杠杆将一个720N的物体提升5cm，此过程所做的有用功是_____J，总功是____J，额外功是___J.364043、杠杆的摩擦非常小，是一种机械效率非常高的简单机械.如图K167overover168第十二章简单机械第3节机械效率第一课时机械效率（二）第十二章简单机械第3节机械效率第一课时169新知1

斜面的机械效率在斜面高一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在斜面的长、高一定时，斜面越光滑，机械效率越高.注意：利用斜面时，动力所做的功等于克服重力所做的功和克服摩擦力所做功的总和.用公式表示为Fl=Gh+fl.

新知1斜面的机械效率170例题精讲【例1】如图12-3-1所示，已知斜面高为2m，斜面长为高的2倍.小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端.拉力大小为300N，绳重不计.求：（1）小兵对木箱做的有用功.（2）斜面的机械效率.（3）斜面对物体施加的摩擦力.例题精讲171

解析（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求有用功；（2）