【初中物理】人教版八年级物理上册 第十二章《简单机械》

第十二章    简单机械

1、定义： 一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒叫杠杆。

2、五要素：一点、二力、两力臂。

（1）“一点”即支点，杠杆绕着转动的点，用“O”表示。

（2）“二力”即动力和阻力，它们的作用点都在杠杆上。动力是使杠杆转动的力，一般用“F₁”表示，阻力是阻碍杠杆转动的力，一般用“F₂”表示。

（3）“两力臂”即动力臂和阻力臂，动力臂即支点到动力作用线的距离，一般用“L₁”表示，阻力臂即支点到阻力作用线的距离，一般用“L₂”表示。

3、杠杆的平衡（杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动叫杠杆平衡）条件是：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂；

公式：F₁L₁＝F₂L₂。

4、杠杆的应用

（1）省力杠杆：L₁＞L₂，F₁＜F₂（省力费距离，如：撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀。）

（2）费力杠杆：L₁<L₂，F₁＞F₂（费力省距离，如：人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆。）

（3）等臂杠杆：L₁＝L₂，F₁＝F₂（不省力、不省距离，能改变力的方向 等臂杠杆的具体应用：天平. 许多称质量的秤，如杆秤、案秤，都是根据杠杆原理制成的。）

第2节  滑轮

1、滑轮是变形的杠杆。

2、定滑轮：

（1）定义：中间的轴固定不动的滑轮。

（2）实质：等臂杠杆。

（3）特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

（4）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G_物。绳子自由端移动距离S_F（或速度v_F）=重物移动的距离S_G（或速度v_G）

3、动滑轮：

（1）定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）

（2）实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

（3）特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

（4）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：

只忽略轮轴间的摩擦则，拉力

绳子自由端移动距离S_F（或v_F）=2倍的重物移动的距离S_G（或v_G）

4、滑轮组

（1）定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

（2）特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。

（3）理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力

绳子自由端移动距离S_F（或v_F）＝n倍的重物移动的距离S_G（或v_G）。

（4）组装滑轮组方法：首先根据公式

求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。

第3节  机械效率

1、有用功

（1）定义：对人们有用的功。

（2）公式：W_有用＝Gh（提升重物）＝W_总－W_额=ηW_总

（3）斜面：W_有用＝Gh

2、额外功

（1）定义：并非我们需要但又不得不做的功。

（2）公式：W_额＝W_总－W_有用＝G_动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

（3）斜面：W_额＝fL

3、总功

（1）定义：有用功加额外功或动力所做的功

（2）公式：

（3）斜面：W_总＝fL+Gh＝FL

4、机械效率：

      定义：有用功跟总功的比值。

5、有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

6、提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

7、机械效率的测量：

（1）原理：

（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

（4）步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

②提升重物越重，做的有用功相对就多。

③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。