人教版八下物理 第十二章《简单机械》 课件+同步练习+内嵌视频

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单 元 复 习
CHUZHONGWULI
第十二章 简单机械

物理
人教版 物理 八年级 下册
第1节
杠 杆
本章内容
第2节
滑 轮
第3节
机械效率
本章内容结构
第1节 杠杆
在力的作用下能绕固定点转动的硬棒
支点0：杠杆绕着转动的固定点
动力F1：使杠杆转动的力（人施加的力）
阻力F2：阻碍杠杆转动的力（物体施加的力）
动力臂l1：从支点到动力作用线的距离
阻力臂l2：从支点到阻力作用线的距离
平衡：杠杆在动力和阻力作用下保持静止或或匀速转动
平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2　
等臂杠杆：l1=l2 F1=F2，不省力，也不费距离
五要素
杠杆平衡
杠杆分类
杠杆
知识结构
第1节 杠杆
费力杠杆：l1＜l2 F1＞F2，费力，省距离
省力杠杆：l1＞l2 F1＜F2，省力，费距离
知识点一：杠杆
第1节 杠杆
1. 杠杆的概念：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
②一根硬棒要成为杠杆，应具备两个条件： 要有力的作用；能绕某一固定点转动。同时满足，缺一不可。
注意： ① “硬棒” 是指在力的作用不发生形变。杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。
2. 杠杆的“五要素”
注意：“力的作用线” 是指过力的作用点沿力的方向所画的直线。不是支点到作用点的距离。
支点0：杠杆绕着转动的固定点.
动力F1：使杠杆转动的力（人施加的力）.
阻力F2：阻碍杠杆转动的力（物体施加的力）.
动力臂l1：从支点到动力作用线的距离.
阻力臂l2：从支点到阻力作用线的距离.
知识点一：杠杆
第1节 杠杆
3. 力臂的画法
③从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂线的距离就是力臂。
②过力的作用点沿力的方向画出力的作用线。注意：必要时要用虚线将力的作用线延长。
①先确定杠杆的支点O和动力、阻力的方向。
④最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母l1或l２。
力的作用线
力的作用线
知识点一：杠杆
第1节 杠杆
注意：力臂包含了力的作用点和力的方向两个要素。力臂不一定在杠杆上，当力的作用线与杠杆不垂直时，力臂与杠杆不重合。
如图所示，当杠杆在水平方向上平衡时，阻力F2的方向与杠杆垂直，其阻力臂为20cm，与杠杆重合。动力F1的方向与杠杆不垂直，其动力臂L1不在杠杆上。
知识点一：杠杆
第1节 杠杆
4. 动力与阻力
支点一定在杠杆上。动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧；作用在杠杆上的动力和阻力的方向既可以相同，也可以相反，但是使杠杆转动的方向一定是相反的。
动力和阻力在支点两侧，方向相同。动力使杠杆顺时针转动；阻力使杠杆逆时针转动，动力和阻力对杠杆的转动效果相反。
动力和阻力在支点同侧，方向相反。动力使杠杆逆时针转动；阻力使杠杆顺时针转动，动力和阻力对杠杆的转动效果相反。
知识点一：杠杆
第1节 杠杆
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
杠杆平衡时：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
计算公式:
F1 l1=F2 l2
或变形式:
作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比
 
2. 杠杆的平衡条件
①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同。
②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积：乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。
1. 杠杆的平衡： 杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，就说杠杆平衡。
①杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力臂和阻力臂共同决定的。为了研究其平衡条件，可以在杠杆处于平衡状态时，分别测出动力F1、阻力F2、动力臂l1和阻力臂l2，然后经过大量的数据对比，归纳出杠杆的平衡条件。
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
②实验器材：杠杆、钩码、铁架台、弹簧测力计。
③实验表格
设计实验
3. 探究杠杆的平衡条件
①把杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母， 使杠杆在水平位置平衡。
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
②在杠杆两边挂不同数量的钩码，把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1，支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。
调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，将动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2的实验数据填入表中。
进行实验
③改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡，再做几次实验。
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
④在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
注意：弹簧测力计只有沿竖直方向施加力，才可以直接读出力臂。
实验结果表明，动力臂越长，需要的力越小；动力臂越短，需要的力越大。二者之间是反比关系。
实验结论：
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
分析论证
①杠杆在水平位置静止的目的是： 一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出力臂。
②多次测量获得多组实验数据的目的是： 避免偶然性，获得普遍性的结论。
③在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。
④读数时，杠杆仍要保持处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
交流评估
∟
⑤弹簧测力计一定沿竖直方向施加力。
如图（a）所示，弹簧测力计沿竖直方向施加力时，力臂l1=10cm，可以直接读出。
如图（b）所示，弹簧测力计不沿竖直方向施力，力臂为l2， l2 ＜l1=10cm，不能直接从杠杆上读出。
知识点二：杠杆的平衡条件
第1节 杠杆
根据杠杆的平衡条件进行分析:
F1 l1=F2 l2
1. 三种杠杆
知识点三：生活中的杠杆
第1节 杠杆
省力费距离
省距离费力
不省力也不省距离
撬棍、扳手、钢丝钳
天平、跷跷板
镊子、鱼竿、筷子
l动＞l阻
l动＜l阻
l动=l阻
视频总结——《杠杆与杠杆的平衡条件》
【例题1】如图为运动员手持铅球（图中未画出）时的情景。此时，手臂受力时可简化为桡骨在肱二头肌的牵引下绕肘关节转动的模型。关于这个物理模型，下列选项正确的是_______。
①图甲中的 l1、l2分别表示F1和F2的力臂②图乙中的l1、l2分别表示F1和F2的力臂③手臂是个省力杠杆④手臂是个费力杠杆
② ④
解析见下页
第1节 杠杆
过支点作力的作用线的垂线段，该垂线段为力臂，图甲中l2的力臂错误，图乙中的两个力臂正确，故①错误，②正确；由图乙可知，此时的动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故③错误， ④正确。
故选②④ 。
第1节 杠杆
【例题2】在“探究杠杆平衡条件”的实验中：①如图甲所示，实验前杠杆左端下沉，则应将平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在______位置平衡；
①探究杠杆平衡条件实验前，要调节杠杆在水平位置平衡，调节的方法是哪端高，平衡螺母向哪端调节，图中杠杆左端下沉，故应将平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡。
水平
右
第1节 杠杆
②如图乙所示，杠杆上刻度均匀，在A点挂3个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂_____个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码，则杠杆将__________（选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持静止不动”）；
②据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，设杠杆的1格长为L，每个钩码重力为G，则左边力与力臂乘积为3G×4L=12GL.右边力臂长为3L，故所挂钩码重为： 故右边B点处应挂4个钩码，杠杆在水平位置平衡。
当杠杆平衡后，将A、B两点下方同时增加一个相同的钩码，由于左边的力臂大于右边力臂，可知两边增加的力与力臂乘积左边大于右边，故杠杆将左端下沉。
4
左端下沉
第1节 杠杆
③如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡；当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时，其示数会______（选填“变大”、“不变”或“变小”），原因是____________。
③若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡；当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时，拉力的力臂逐渐减小，由阻力和阻力臂的乘积不变，可得弹簧测力计示数将变大。
变大
力臂变小
第1节 杠杆
【例题3】如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图，他的质量为56kg，身体可视为杠杆，O点为支点，A点为重心。（g=10N/ kg）（1）该同学所受重力是多少？（2）在图中画出该同学所受重力的示意图，并画出重力的力臂l1；（3）若OB=1.0m，BC=0.4m，求地面对双手支持力的大小。
解析见下页
第1节 杠杆
（1）该同学的重力 G=mg=56 kg ×10N/ kg=560N（2）该同学所受重力的示意图如下，以O点为支点，过O点作重力作用线的垂线段，即为重力的力臂l1.（3）地面对双手支持力F的方向竖直向上，其力臂长度为 OC=OB+ BC=1.0m+0.4m=1.4m 根据杠杆的平衡条件得 G·OB=F ·OC 可得
第1节 杠杆
【例题4】如图所示，两个和尚用轻质扁担抬水，水桶和水的总重力为200 N。扁担在水平位置平衡时，水桶细绳悬挂点与甲和尚肩上支撑点距离为0.8米，距乙和尚肩上支撑点为1.2米。(g=10 N/kg)求:（1）水桶和水的总质量；（2）乙和尚对扁担的支持力；（3）当乙和尚独自把肩膀往后挪(增加肩上支撑点与桶细绳悬挂点的距离)，则甲和尚对扁担的支持力有何变化?(只需回答结果，不必写出原因)
解析见下页
第1节 杠杆
【例题4】水桶和水的总重力为200 N。扁担在水平位置平衡时，水桶细绳悬挂点与甲和尚肩上支撑点距离为0.8m，距乙和尚肩上支撑点为1.2m(g=10 N/kg)。求:（1）水桶和水的总质量；（2）乙和尚对扁担的支持力；
 
第1节 杠杆
（3）当乙和尚独自把肩膀往后挪(增加肩上支撑点与桶细绳悬挂点的距离)，则甲和尚对扁担的支持力有何变化?(只需回答结果，不必写出原因)
（3）以甲和尚肩为支点，当乙和尚独自把肩膀往后挪，乙的力臂l乙变大，水桶重力G不变，桶重力的力臂l桶不变，根据F乙l乙=Gl桶，乙对扁担支持力F乙变小。因为甲、乙对扁担支持力之和为水桶总重是不变F甲+F乙=G桶，乙对扁担支持力减小，甲对扁担支持力就增大。
第1节 杠杆
第2节 滑轮
知识结构
第2节 滑轮
定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较 (不计绳重、摩擦)
F＝G
s＝h
不省力不省距离能改变力的方向
 
s＝2h
省力、费距离，不能改变力的方向
 
s=nh（n为动滑轮上绳子段数）
省力、费距离，能否改变力的方向和绕线方式有关 
① 定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。
② 定滑轮的特点
1. 定滑轮

定滑轮
F
G
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
③定滑轮的实质——等臂杠杆
如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。
F＝G
F1l1=F2l2
l1=l2=r
Fl1=Gl2
通过理论分析可知，定滑轮实质上是一个等臂杠杆，所以不省力。
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
④用平衡力的知识研究定滑轮的特点
在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等： F＝G
使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
物体向上运动，用力却是往下拉，所以使用定滑轮能改变力的方向.
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
①动滑轮：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。
2. 动滑轮
②动滑轮的特点

动滑轮
S绳=2h物
F
G
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
③动滑轮的实质
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一根杠杆，支点在绳和轮相切的A处；拉力F是动力，重物的拉力是阻力G；动力臂l1是轮直径、阻力臂l2是轮半径。
根据杠杆的平衡条件：Fl1=Gl2
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
④用平衡力的知识研究动滑轮的特点
 
 
G动
知识点一、定滑轮和动滑轮
第2节 滑轮
①滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：
 
1. 滑轮组
②滑轮组的特点：
 
知识点二、滑轮组
第2节 滑轮
 
 
2. 滑轮组的组装与设计
知识点二、滑轮组
第2节 滑轮
①轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。大轮叫轮，小轮叫轴。
根据杠杆的平衡条件： F1l1 = F2l2
当动力作用在轴上时，轮轴是一个费力杠杆，但省距离。
∵ R >r，∴ F