第十二章《简单机械》单元复习导学案

www.789zx.com 初中在线 www.789zx.com 初中在线 - 优秀的初中教育教学门户网站 第十二章 《简单机械》复习学案 【学习目标】 1．会建立本章知识结构图，能完整梳理本章知识。 2．理解杠杆、滑轮、轮轴、斜面特点并进行应用。 3．理解做功的两个必要因素，能运用公式进行计算。 4．理解功率的物理意义，能运用公式进行计算。 5．理解机械效率的物理意义，会计算简单机械的机械效率。 【知识梳理】 一、杠杆 1．定义：____________________________________叫杠杆。 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2．五要素——组成杠杆示意图。 ①支点：_____________的点。用字母O 表示。 ②动力：_______________力。用字母 F1 表示。 ③阻力：________________力。用字母 F2 表示。 说明 动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 ④动力臂：从_____到___________的距离。用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从_____到____________的距离。用字母l2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三作垂线、四标签 ⑴ 找支点O；⑵ 画力的作用线（虚线）；⑶ 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷ 标力臂（大括号）。 3．研究杠杆的平衡条件： ① 杠杆平衡是指：_______________________。 ② 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 ③ 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：_____________________________。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F1 / F2=l2 / l1 4．应用：省力杠杆条件：____________________举例：_______________________________ 费力杠杆条件：____________________举例：________________________________ 二、滑轮 1．定滑轮： ①定义：________________的滑轮。②实质：定滑轮的实质是：______________ ③特点：______________________________④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）F_____G绳子自由端移动距离SF(或速度vF) _____重物移动的距离SG(或速度vG) 2．动滑轮： ①定义：________________的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的___________。③特点：使用动滑轮能省一半的力，但______________方向。④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力） 则：F=______只忽略轮轴间的摩擦则 拉力 F=_____________绳子自由端移动距离等于_______倍的重 物移动的距离

O F1

l1 l2

F2 www.789zx.com 初中在线

www.789zx.com 初中在线 - 优秀的初中教育教学门户网站 三、滑轮组 ： 1．把定滑轮和动滑轮组装在一起，组成滑轮组， 是否可以既省力又改变力的方向呢？ 讨论并完成：用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，能设计出几种组合方式？ （把方案在右框中画出并动手组装）根据组装的滑轮组，数一数钩码被几段绳子承担？ 弹簧测力计示数又是钩码重的几分之一？ 进一步分析得出：使用滑轮组时，提起重物所用的力由什么决定？__________；滑轮组用几根绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的__________。 2.滑轮组的省力情况： 滑轮组特点：既可以 ，又可以 。 3.省力公式：使用滑轮组时拉力省了几分之一，绳子自由端（拉力端）移动的距离就费了几

倍。即：（不计摩擦及动滑轮重）F=物Gn1，则，S绳=nh物 滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一 方法：奇动偶定 （1）若不计摩擦及动滑轮重时F=物Gn1 （2）若必需考虑动滑轮的重力时F=n1(G物+G动) 四、机械效率（η） 1．概念：有用功： 。 额外功： 总功： 。 2． 和 的比值叫机械效率。 3．计算公式是： 。 （ 注意： 任何机械的效率都 1。） 4．影响机械效率大小的因素有：机械自重及 。 【知识梳理】 一、杠杆 1．定义：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。 （1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。 （2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。 2．杠杆的五要素 （1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定的。 （2）动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示。 （4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2 ”表示。 注意：①无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。 ②力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。 3．杠杆示意图的画法：（1）根据题意先确定支点O；（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。 杠杆的平衡条件： 杠杆的平衡条件实验 （1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。当杠杆在水平位置平衡时，力臂www.789zx.com 初中在线 www.789zx.com 初中在线 - 优秀的初中教育教学门户网站 l1和l2恰好在杠杆上，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂长度大小了，而杠杆在倾斜位置平衡，力臂的数值就就不能从杠杆上读出。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 （2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母就会破坏原有的平衡。 4．杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。 杠杆的应用： 1．省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。 2．费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。 3．等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。 既省力又省距离的杠杆时不存在的。 二、 其他简单机械 滑轮：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。 根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。 定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。实质：是个等臂杠杆。轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件：，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。

S=h 特点：不省力，但可改变力的方向。 所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。 动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如上右图所示） 对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦） 动滑轮：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如下左图所示）

不动 可动 FF

B A

G O

l1 l2

F1 向上

向上 O

F2 G

F1 L2 L1

h s=

F1 B

B G

G A As h www.789zx.com 初中在线

www.789zx.com 初中在线 - 优秀的初中教育教学门户网站 实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示） 图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：

F1l11=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出2121FF，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则GF211。 特点：省一半力，但不能改变力的方向。 动力移动的距离是重物移动距离的2倍。（如上右图所示） 对于动滑轮来说：（1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动； （2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动；动力F1的方向与并排绳子平行；不计动滑轮重、绳重和摩擦。 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。 特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所

用的力就是物重的几分之一，即物GnF1（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。 动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）

n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5 总GF21 总GF31 总GF31 总GF41 总GF41 总GF51 s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h A B C D E F

滑轮组的组装：（1）.根据GnF1的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇

F F

F

F F F