人教版八下物理 第十二章《簡(jiǎn)單機(jī)械》 課件+同步練習(xí)+內(nèi)嵌視頻

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單 元 復(fù) 習(xí)
CHUZHONGWULI
第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械

物理
人教版 物理 八年級(jí) 下冊(cè)
第1節(jié)
杠 桿
本章內(nèi)容
第2節(jié)
滑 輪
第3節(jié)
機(jī)械效率
本章內(nèi)容結(jié)構(gòu)
第1節(jié) 杠桿
在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒
支點(diǎn)0：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)
動(dòng)力F1：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（人施加的力）
阻力F2：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（物體施加的力）
動(dòng)力臂l1：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離
阻力臂l2：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離
平衡：杠桿在動(dòng)力和阻力作用下保持靜止或或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2　
等臂杠桿：l1=l2 F1=F2，不省力，也不費(fèi)距離
五要素
杠桿平衡
杠桿分類
杠桿
知識(shí)結(jié)構(gòu)
第1節(jié) 杠桿
費(fèi)力杠桿：l1＜l2 F1＞F2，費(fèi)力，省距離
省力杠桿：l1＞l2 F1＜F2，省力，費(fèi)距離
知識(shí)點(diǎn)一：杠桿
第1節(jié) 杠桿
1. 杠桿的概念：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。
②一根硬棒要成為杠桿，應(yīng)具備兩個(gè)條件： 要有力的作用；能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)滿足，缺一不可。
注意： ① “硬棒” 是指在力的作用不發(fā)生形變。杠桿可以是直的，也可以是彎曲的。
2. 杠桿的“五要素”
注意：“力的作用線” 是指過力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫的直線。不是支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離。
支點(diǎn)0：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn).
動(dòng)力F1：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（人施加的力）.
阻力F2：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（物體施加的力）.
動(dòng)力臂l1：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離.
阻力臂l2：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離.
知識(shí)點(diǎn)一：杠桿
第1節(jié) 杠桿
3. 力臂的畫法
③從支點(diǎn)O向力的作用線引垂線，畫出垂足，則從支點(diǎn)到垂線的距離就是力臂。
②過力的作用點(diǎn)沿力的方向畫出力的作用線。注意：必要時(shí)要用虛線將力的作用線延長(zhǎng)。
①先確定杠桿的支點(diǎn)O和動(dòng)力、阻力的方向。
④最后用大括號(hào)或箭頭勾出力臂，并在旁邊寫上字母l1或l２。
力的作用線
力的作用線
知識(shí)點(diǎn)一：杠桿
第1節(jié) 杠桿
注意：力臂包含了力的作用點(diǎn)和力的方向兩個(gè)要素。力臂不一定在杠桿上，當(dāng)力的作用線與杠桿不垂直時(shí)，力臂與杠桿不重合。
如圖所示，當(dāng)杠桿在水平方向上平衡時(shí)，阻力F2的方向與杠桿垂直，其阻力臂為20cm，與杠桿重合。動(dòng)力F1的方向與杠桿不垂直，其動(dòng)力臂L1不在杠桿上。
知識(shí)點(diǎn)一：杠桿
第1節(jié) 杠桿
4. 動(dòng)力與阻力
支點(diǎn)一定在杠桿上。動(dòng)力和阻力可以在支點(diǎn)兩側(cè)，也可在支點(diǎn)同側(cè)；作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力的方向既可以相同，也可以相反，但是使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的。
動(dòng)力和阻力在支點(diǎn)兩側(cè)，方向相同。動(dòng)力使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；阻力使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果相反。
動(dòng)力和阻力在支點(diǎn)同側(cè)，方向相反。動(dòng)力使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；阻力使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果相反。
知識(shí)點(diǎn)一：杠桿
第1節(jié) 杠桿
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
杠桿平衡時(shí)：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂
計(jì)算公式:
F1 l1=F2 l2
或變形式:
作用在杠桿上兩個(gè)力的大小與他們的力臂成反比
?
2. 杠桿的平衡條件
①應(yīng)用公式計(jì)算時(shí)，單位要統(tǒng)一，即動(dòng)力和阻力的單位要用牛（N），動(dòng)力臂和阻力臂的單位要相同。
②杠桿是否平衡，取決于力和力臂的乘積：乘積相等就平衡；否則沿著乘積大的那端轉(zhuǎn)動(dòng)。
1. 杠桿的平衡： 杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就說杠桿平衡。
①杠桿是否平衡是由動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂共同決定的。為了研究其平衡條件，可以在杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，分別測(cè)出動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1和阻力臂l2，然后經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)對(duì)比，歸納出杠桿的平衡條件。
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
②實(shí)驗(yàn)器材：杠桿、鉤碼、鐵架臺(tái)、彈簧測(cè)力計(jì)。
③實(shí)驗(yàn)表格
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
3. 探究杠桿的平衡條件
①把杠桿安裝在支架上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母， 使杠桿在水平位置平衡。
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
②在杠桿兩邊掛不同數(shù)量的鉤碼，把支點(diǎn)右邊的鉤碼對(duì)杠桿的作用力當(dāng)作動(dòng)力F1，支點(diǎn)左邊的鉤碼對(duì)杠桿的作用力當(dāng)作阻力F2。
調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡，將動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂L1、阻力臂L2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
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，使杠桿在水平位置重新平衡，再做幾次實(shí)驗(yàn)。
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
④在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過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l1、阻力臂l2記錄在表格中。
注意：彈簧測(cè)力計(jì)只有沿豎直方向施加力，才可以直接讀出力臂。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，需要的力越小；動(dòng)力臂越短，需要的力越大。二者之間是反比關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
分析論證
①杠桿在水平位置靜止的目的是： 一是使杠桿的重心在支點(diǎn)，以消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；二是便于直接讀出力臂。
②多次測(cè)量獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的目的是： 避免偶然性，獲得普遍性的結(jié)論。
③在實(shí)驗(yàn)前要調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡。掛鉤碼后，不能再調(diào)節(jié)平衡螺母。
④讀數(shù)時(shí)，杠桿仍要保持處于水平平衡狀態(tài)，以便直接讀出力臂的長(zhǎng)度。
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
交流評(píng)估
∟
⑤彈簧測(cè)力計(jì)一定沿豎直方向施加力。
如圖（a）所示，彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向施加力時(shí)，力臂l1=10cm，可以直接讀出。
如圖（b）所示，彈簧測(cè)力計(jì)不沿豎直方向施力，力臂為l2， l2 ＜l1=10cm，不能直接從杠桿上讀出。
知識(shí)點(diǎn)二：杠桿的平衡條件
第1節(jié) 杠桿
根據(jù)杠桿的平衡條件進(jìn)行分析:
F1 l1=F2 l2
1. 三種杠桿
知識(shí)點(diǎn)三：生活中的杠桿
第1節(jié) 杠桿
省力費(fèi)距離
省距離費(fèi)力
不省力也不省距離
撬棍、扳手、鋼絲鉗
天平、蹺蹺板
鑷子、魚竿、筷子
l動(dòng)＞l阻
l動(dòng)＜l阻
l動(dòng)=l阻
視頻總結(jié)——《杠桿與杠桿的平衡條件》
【例題1】如圖為運(yùn)動(dòng)員手持鉛球（圖中未畫出）時(shí)的情景。此時(shí)，手臂受力時(shí)可簡(jiǎn)化為橈骨在肱二頭肌的牽引下繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的模型。關(guān)于這個(gè)物理模型，下列選項(xiàng)正確的是_______。
①圖甲中的 l1、l2分別表示F1和F2的力臂②圖乙中的l1、l2分別表示F1和F2的力臂③手臂是個(gè)省力杠桿④手臂是個(gè)費(fèi)力杠桿
② ④
解析見下頁
第1節(jié) 杠桿
過支點(diǎn)作力的作用線的垂線段，該垂線段為力臂，圖甲中l(wèi)2的力臂錯(cuò)誤，圖乙中的兩個(gè)力臂正確，故①錯(cuò)誤，②正確；由圖乙可知，此時(shí)的動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿，故③錯(cuò)誤， ④正確。
故選②④ 。
第1節(jié) 杠桿
【例題2】在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：①如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)前杠桿左端下沉，則應(yīng)將平衡螺母向_____（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，直到杠桿在______位置平衡；
①探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)前，要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，調(diào)節(jié)的方法是哪端高，平衡螺母向哪端調(diào)節(jié)，圖中杠桿左端下沉，故應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡。
水平
右
第1節(jié) 杠桿
②如圖乙所示，杠桿上刻度均勻，在A點(diǎn)掛3個(gè)鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點(diǎn)掛_____個(gè)相同的鉤碼；當(dāng)杠桿平衡后，將A、B兩點(diǎn)下方同時(shí)增加一個(gè)相同的鉤碼，則杠桿將__________（選填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持靜止不動(dòng)”）；
②據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，設(shè)杠桿的1格長(zhǎng)為L(zhǎng)，每個(gè)鉤碼重力為G，則左邊力與力臂乘積為3G×4L=12GL.右邊力臂長(zhǎng)為3L，故所掛鉤碼重為： 故右邊B點(diǎn)處應(yīng)掛4個(gè)鉤碼，杠桿在水平位置平衡。
當(dāng)杠桿平衡后，將A、B兩點(diǎn)下方同時(shí)增加一個(gè)相同的鉤碼，由于左邊的力臂大于右邊力臂，可知兩邊增加的力與力臂乘積左邊大于右邊，故杠桿將左端下沉。
4
左端下沉
第1節(jié) 杠桿
③如圖丙所示，若不在B點(diǎn)掛鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)在C點(diǎn)豎直向上拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡；當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)從圖丙位置轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí)，其示數(shù)會(huì)______（選填“變大”、“不變”或“變小”），原因是____________。
③若不在B點(diǎn)掛鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)在C點(diǎn)豎直向上拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡；當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)從圖丙位置轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí)，拉力的力臂逐漸減小，由阻力和阻力臂的乘積不變，可得彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將變大。
變大
力臂變小
第1節(jié) 杠桿
【例題3】如圖所示是小明同學(xué)做俯臥撐時(shí)的示意圖，他的質(zhì)量為56kg，身體可視為杠桿，O點(diǎn)為支點(diǎn)，A點(diǎn)為重心。（g=10N/ kg）（1）該同學(xué)所受重力是多少？（2）在圖中畫出該同學(xué)所受重力的示意圖，并畫出重力的力臂l1；（3）若OB=1.0m，BC=0.4m，求地面對(duì)雙手支持力的大小。
解析見下頁
第1節(jié) 杠桿
（1）該同學(xué)的重力 G=mg=56 kg ×10N/ kg=560N（2）該同學(xué)所受重力的示意圖如下，以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，過O點(diǎn)作重力作用線的垂線段，即為重力的力臂l1.（3）地面對(duì)雙手支持力F的方向豎直向上，其力臂長(zhǎng)度為 OC=OB+ BC=1.0m+0.4m=1.4m 根據(jù)杠桿的平衡條件得 G·OB=F ·OC 可得
第1節(jié) 杠桿
【例題4】如圖所示，兩個(gè)和尚用輕質(zhì)扁擔(dān)抬水，水桶和水的總重力為200 N。扁擔(dān)在水平位置平衡時(shí)，水桶細(xì)繩懸掛點(diǎn)與甲和尚肩上支撐點(diǎn)距離為0.8米，距乙和尚肩上支撐點(diǎn)為1.2米。(g=10 N/kg)求:（1）水桶和水的總質(zhì)量；（2）乙和尚對(duì)扁擔(dān)的支持力；（3）當(dāng)乙和尚獨(dú)自把肩膀往后挪(增加肩上支撐點(diǎn)與桶細(xì)繩懸掛點(diǎn)的距離)，則甲和尚對(duì)扁擔(dān)的支持力有何變化?(只需回答結(jié)果，不必寫出原因)
解析見下頁
第1節(jié) 杠桿
【例題4】水桶和水的總重力為200 N。扁擔(dān)在水平位置平衡時(shí)，水桶細(xì)繩懸掛點(diǎn)與甲和尚肩上支撐點(diǎn)距離為0.8m，距乙和尚肩上支撐點(diǎn)為1.2m(g=10 N/kg)。求:（1）水桶和水的總質(zhì)量；（2）乙和尚對(duì)扁擔(dān)的支持力；
?
第1節(jié) 杠桿
（3）當(dāng)乙和尚獨(dú)自把肩膀往后挪(增加肩上支撐點(diǎn)與桶細(xì)繩懸掛點(diǎn)的距離)，則甲和尚對(duì)扁擔(dān)的支持力有何變化?(只需回答結(jié)果，不必寫出原因)
（3）以甲和尚肩為支點(diǎn)，當(dāng)乙和尚獨(dú)自把肩膀往后挪，乙的力臂l乙變大，水桶重力G不變，桶重力的力臂l桶不變，根據(jù)F乙l乙=Gl桶，乙對(duì)扁擔(dān)支持力F乙變小。因?yàn)榧?、乙?duì)扁擔(dān)支持力之和為水桶總重是不變F甲+F乙=G桶，乙對(duì)扁擔(dān)支持力減小，甲對(duì)扁擔(dān)支持力就增大。
第1節(jié) 杠桿
第2節(jié) 滑輪
知識(shí)結(jié)構(gòu)
第2節(jié) 滑輪
定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的比較 (不計(jì)繩重、摩擦)
F＝G
s＝h
不省力不省距離能改變力的方向
?
s＝2h
省力、費(fèi)距離，不能改變力的方向
?
s=nh（n為動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)）
省力、費(fèi)距離，能否改變力的方向和繞線方式有關(guān)?
① 定滑輪：使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪，叫定滑輪。
② 定滑輪的特點(diǎn)
1. 定滑輪

定滑輪
F
G
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
③定滑輪的實(shí)質(zhì)——等臂杠桿
如圖所示，定滑輪的軸心O為支點(diǎn)，動(dòng)力臂l1與阻力臂l2都是滑輪的半徑r。
F＝G
F1l1=F2l2
l1=l2=r
Fl1=Gl2
通過理論分析可知，定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿，所以不省力。
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
④用平衡力的知識(shí)研究定滑輪的特點(diǎn)
在忽略摩擦的情況下，物體受到重力G和拉力F的作用。由于物體勻速上升，所以拉力F跟物體的重力G是一對(duì)平衡力，大小相等： F＝G
使用定滑輪不省力，可以改變力的方向。
物體向上運(yùn)動(dòng)，用力卻是往下拉，所以使用定滑輪能改變力的方向.
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
①動(dòng)滑輪：工作時(shí)，軸隨著物體移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。
2. 動(dòng)滑輪
②動(dòng)滑輪的特點(diǎn)

動(dòng)滑輪
S繩=2h物
F
G
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
③動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)
動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿。
動(dòng)滑輪相當(dāng)于一根杠桿，支點(diǎn)在繩和輪相切的A處；拉力F是動(dòng)力，重物的拉力是阻力G；動(dòng)力臂l1是輪直徑、阻力臂l2是輪半徑。
根據(jù)杠桿的平衡條件：Fl1=Gl2
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
④用平衡力的知識(shí)研究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
?
?
G動(dòng)
知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪
第2節(jié) 滑輪
①滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起就組成了滑輪組。
不計(jì)繩重和摩擦但考慮滑輪重：
?
1. 滑輪組
②滑輪組的特點(diǎn)：
?
知識(shí)點(diǎn)二、滑輪組
第2節(jié) 滑輪
?
?
2. 滑輪組的組裝與設(shè)計(jì)
知識(shí)點(diǎn)二、滑輪組
第2節(jié) 滑輪
①輪軸：由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的大輪和小輪組成。大輪叫輪，小輪叫軸。
根據(jù)杠桿的平衡條件： F1l1 = F2l2
當(dāng)動(dòng)力作用在軸上時(shí)，輪軸是一個(gè)費(fèi)力杠桿，但省距離。
∵ R >r，∴ F