第十二章 简单机械-初中物理知识清单（初中全阶段）【涂考点】

第十二章简单机械第1节杠杆一、杠杆1.定义：如图所示，一根硬棒注意：杠杆可以是直的，也可以是弯的，但它一定是硬棒，即不能变形的棒.，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆.注意：杠杆可以是直的，也可以是弯的，但它一定是硬棒，即不能变形的棒.2.五要素（1）支点：杠杆可以绕其转动的点.（2）动力：使杠杆转动的力.（3）阻力：阻碍杠杆转动的力.（4）动力臂：从支点到动力F1作用线的距离.（5）阻力臂：从支点到阻力F2作用线的距离.3.力臂的画法：（1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O．

（2）画好动力作用线及阻力作用线力的作用线：经过力的作用点，沿着力的方向所引的直线叫力的作用线，力臂就是从支点到作用线的距离.，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长．

（3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂．用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，和分别表示动力臂和阻力臂力的作用线：经过力的作用点，沿着力的方向所引的直线叫力的作用线，力臂就是从支点到作用线的距离.示例：如图所示是关于F1力臂的作图中，正确的是（）A．B．C．D．解析：支点为O，从O做F1的作用线的垂线段就是F1的力臂，如C选项图所示：答案：C方法总结：画力臂时，首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点，再确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线，最后从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂.二、杠杆的平衡条件1.杠杆平衡：杠杆处于静止状态或匀速转动都叫做杠杆平衡.2.杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂.用F1、F2、L1、L2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆平衡条件可以.示例1：如图所示，要使杠杆平衡，在A点作用的力分别为F1、F2、F3，则（）A．沿竖直方向的力F1最小B．沿垂直干杠杆OA方向的力F2最小C．沿水平方向的力F3最小D．无论什么方向，用的力一样大解析：在A点施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大注意：动力臂越长越省力.，此时最省力，即F2最小.注意：动力臂越长越省力.答案：B示例2：用图所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终垂直杠杆向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中（杠杆越过水平位置），F的大小将（）杠杆原来处于平衡状态，杠杆原来处于平衡状态，若在支点两侧增、减作用力，判断杠杆的状态，则不用理会原来支点两侧力与力臂的乘积，只比较增、减的作用力与其力臂的乘积的大小关系，然后判断杠杆的状态.A．保持不变B．逐渐变小C．逐渐变大D．先变大，后变小解析：由题知，当慢慢提升重物不越过水平位置时，重力（阻力）不变，阻力臂增大（水平时最大），动力臂不变，即G不变、L1不变，L2增大由平衡公式可知，力F逐渐变大；当杠杆越过水平位置时，动力和动力臂还是不变，但是阻力臂变小，根据可知，动力F减小.所以动力F先变大后减小.答案：D方法总结：判断平衡状态中力臂或力的变化时，先要看哪个量发生了变化，再利用平衡公式判断变化的量对力或力臂的影响.三、生活中的杠杆1.杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆.2.三类杠杆的对比：省力杠杆费力杠杆等臂杠杆定义动力臂大于阻力臂的杠杆动力臂小于阻力臂的杠杆动力臂小于阻力臂的杠杆特点省了力，但费了距离费了力，但省了距离不省力也不费力实例撬棒、铡刀、瓶起子、镊子、理发剪刀、船桨天平示例1：如图的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（）A．食品夹B．瓶盖起子C．裁纸刀D．核桃夹解析：A.食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确；B.瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误；C.裁纸刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D.核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误.答案：A方法总结：先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆.示例2：一位小朋友正帮助妈妈推石磨来磨米浆.他和妈妈分别在图中位置单人都能推动石磨.小朋友在离石磨较远端推磨相比妈妈能够（）A．省距离B．省力C．省功D．省力和省功解析：根据杠杆平衡的条件可知，阻力臂和阻力大小一定，动力臂越长，动力越小，越省力，所以小朋友站在离石磨较远端推磨是为了增大动力臂，来减小动力.答案：B第2节滑轮一、定滑轮和动滑轮滑轮：一周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子叫做滑轮.滑轮：一周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子叫做滑轮.（滑轮实质是个连续转动的杠杆）.1.定滑轮（1）定义：滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮.（2）特点：使用定滑轮不省力，但能改变力的方向.（3）实质：等臂杠杆.（4）动力F和阻力G的关系：2.动滑轮（1）定义：滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮.（2）特点：使用动滑轮可以省一半的力，但费距离，且不能改变力的方向.注意：使用动滑轮时，力的方向发生改变会影响力的大小，所以要匀速竖直向上拉动物体.若拉力F沿斜上方拉，动力臂L注意：使用动滑轮时，力的方向发生改变会影响力的大小，所以要匀速竖直向上拉动物体.若拉力F沿斜上方拉，动力臂L1减小，动力F增大（3）实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆.（4）动力F和阻力G的关系：.示例1：如图所示，用大小相同的力F匀速提起两个物体，若不计滑轮重及摩擦，则两物体所受重力的大小关系是（）A．G1=2G2B．G1=G2C．G1=4G2D．G1=G2解析：用大小相同的力F匀速提起两个物体，左图使用的是定滑轮，不计滑轮重及摩擦，拉力F=G1；右图使用的是动滑轮，不计滑轮重及摩擦，拉力F=G2；可得：G1=G2.答案：B示例3：如图所示，动滑轮重为1N，拉力F为5N，则重物G和弹簧秤读数为（）A．G为4N，弹簧秤读数为5NB．G为9N，弹簧秤读数为10NC．G为10N，弹簧秤读数为5ND．G为9N，弹簧秤读数为5N解析：此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，因拉力F为5N，所以弹簧秤读数也为5N；1N+G=10N，所以G=9N，故选项D正确.答案：D方法总结：动滑轮的特点是可以省力，如不考虑动滑轮重力和摩擦，恰好可以省一半力.二、滑轮组1.定义：把定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组.如下图所示.2.特点：既可以省力，又可以改变力的方向，若承担重物的绳子为n段，则绳端施加的力为重物的（忽略动滑轮的自重）.滑轮组省力的规律：使用滑轮组提起重物时，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，那么提起物重所需的力就是总重的几分之一，即（不计摩擦）.式中的n表示承担总重的绳子段数，F表示提起物重所需的力，G表示物重和动滑轮组的总重，若不计动滑轮重，G就表示物重.滑轮组省力的规律：使用滑轮组提起重物时，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，那么提起物重所需的力就是总重的几分之一，即（不计摩擦）.式中的n表示承担总重的绳子段数，F表示提起物重所需的力，G表示物重和动滑轮组的总重，若不计动滑轮重，G就表示物重.3.判断滑轮组绳子段数的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段，则n就是几，如图甲、乙所示．4.绳子自由端移动的距离：（是重物移动的距离）5.滑轮组装的原则：奇动偶定先确定需要的绳子的段数，如果承担物重的绳子段数为奇数，则绳子的起点从动滑轮开始绕线；如果承担物重的绳子段数为偶数，则绳子的起点从定滑轮开始绕线.先确定需要的绳子的段数，如果承担物重的绳子段数为奇数，则绳子的起点从动滑轮开始绕线；如果承担物重的绳子段数为偶数，则绳子的起点从定滑轮开始绕线.示例1：使用如图所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是（）A．B．C．D．解析：由图知：A.此滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A不符合题意；B.此滑轮是动滑轮，能省力，但不能改变力的方向，故B不符合题意；C.两个滑轮组成滑轮组，虽然可以省力，但拉力的方向和重物提升的方向相同，没有改变力的方向，故C不符合题意；D.两个滑轮组成滑轮组，与动滑轮连接的绳子有两段，可以省力，拉力的方向与重物被提升的方向相反，改变了力的方向，故D符合题意.答案：D示例2：如图所示，要用向下的力提升重物，请画出滑轮组中绳子的绕法并画出重物所受重力的示意图.解析：（1）对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意要用向下的力提升重物可知，是有两股绕线的这种方法.（2）重力的方向是竖直向下的，过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示.如图所示：方法总结：滑轮组绳子的绕法有两种，一种是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上，依次反复绕，这种绕法有偶数段绳子承担物重；另一种是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮再向下，依次反复绕，这种绕法有奇数段绳子承担物重.关键是知道绳子最后通过动滑轮不能改变力的方向，通过定滑轮可以改变的力的方向.第3节机械效率一、有用功和额外功1.有用功（）：为了达到工作目的，必须做的功叫做有用功.2.额外功（）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功叫做额外功.3.总功（）：动力所做的所有功，即有用功与额外功的总和，即.机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个

因素.

（1）当总功一定时，机械做的有用功越多，或额外功越少，机械效率就越高

（2）当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率就越高

（3）当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高.示例：甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（）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．甲提水桶对桶做的功是额外功D．乙提水桶对桶做的功是额外功解析：甲同学的目的是提水，所以对水做的功是有用功.但是对桶又不得不做功，则对桶做的是额外功.乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功.但是对水又不得不做功，则对水做的是额外功.答案：C二、机械效率1.定义：有用功跟总功的比值叫机械效率，用符号表示.2.公式：.3.特点：（1）机械效率一般用百分数表示，没有单位.（2）机械效率总小于1注意：机械效率一般用百分数表示.使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的.注意：机械效率一般用百分数表示.使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的.4.提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理轻巧，在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态.示例1：某人用杠杆提升200N的重物，当人在杠杆一端压下1m时，重物上升20cm，不计杠杆自重及摩擦等因素，则此人做功_____J．若实际过程中人压下杠杆一端的力为50N，则杠杆此时的机械效率为______.解析：物体上升的高度：h物=20cm=0.2m，有用功：W有用=Gh物=200N×0.2m=40J，总功W总=Fh=50N×1m=50J，机械效率：==80%.答案：408