八年级物理（下）：第十二章 简单机械

康哥

第十二章 简单机械

内容：杠杆、滑轮、机械效率

重点：杠杆的平衡条件 ，理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，知道有用功、额外功和总功，理解机构效率，探究斜面的机械效率。

难点：支点、力臂，会根据滑轮的挂线判断省力情况，会根据要求正确组装滑轮组，测量简单机械的机械效率。

知识点

一、杠杆平衡：杠杆在动力或阻力作用下处于静止或匀速转动，叫杠杆平衡。

二、杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2

三、定滑轮：滑轮的轴固定不动；不省力，但能改变力的方向；实质为等臂杠杆。

四、动滑轮：滑轮的轴随重物一起移动；能省力，但不能改变力的方向；实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆。

五、机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。机械效率的公式：η＝W有用／W总；η＜100%。

练习（一）

这是一个比较复杂的组合型杠杆例题。

练习（二）

如图中搬运砖头的独轮车，可视为（省力）杠杆：若车厢或砖头所受的总重力G为1000N（车架所受重力忽略不计）。独轮车的有关尺寸如图，推车时，人手向上力F的大小为多少N。

［解］∵ F•L1＝G•L2

F＝G•L2／L1＝1000×0.3／1.0＝300（N）

答：————

［韩：F、G的方向与杠杆不垂直的问题？］

练习（三）

用一个动滑轮，在5s内将一重为200N的物体向上提起3m，拉力为150N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？

［解］

W有用=Gh=200N×3m=600J

因为是一个动滑轮，省一半力，但自由端的移动距离加大了一倍，即：

拉力F的移动距离 S=2h=2×3m=6m

W总= FS=150N×6m=900J

η＝W有用／W总＝600J／ 900J＝66.67%

P拉力＝W总／t＝900J／ 5s＝180W

答：————

练习（四）

一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？

解：W有用=Gh

=3600N×4m

=14400J

W总= W有用+ W额外

=14400J+9600J=24000J

η＝W有用／W总

＝14400J/24000×100%

＝60%

起重机的额外功具体是克服吊臂、钢丝绳、吊钩的重做的功，以及克服转动部分机械摩擦做的功。

练习（五）

起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×10^4J，起重机的机械效率是多少？

［解］W总＝3.4×10^4J，

W有用＝0.6×10^3×10×3＝1.8×10^4（J）

η＝W有用/W总×100%＝53%

答：————

🌹 练习（六）

知识扩展——纠错

利用如图所示的三种装置，把重100N的物体匀速升高，所用拉力分别分别为30N、80N、40N，这时三种装置的机械效率η1、η2、η3之间的关系是（A）

A.η1＞η2＞η3 B.η1＜η3＜η2

C.η1＜η2＜η3 D.η1＜η2＜η3

［下面是网上分析 有问题］

解：W有用=Gh=100N×1m=100J，

W总=Fs=25N×5m=125J，

η= W有用 /W总 = 100J /125J =80%；

∵W总=W有用+W额，

∴W额=W总-W有用=125J-100J=25J，

∵W额=fs，

∴f= W额 /s = 25J/ 5m =5N

故选A．

［韩分析］

解：无论用那种机械，都是欲将重物提升1米，故：W有用 都是一样的，即：

W有用＝GH＝100×1＝100（J）

而三种机械实际用的总功是不同的，即：

W斜面总＝F斜•S斜＝30×5＝150（J）

W杠杆总＝F杠•S杠＝80×2＝160（J）

W滑轮总＝F滑•S滑＝40×5＝200（J）

根据 η＝W有用／W总，因为：

W斜面总＜W杠杆总＜W滑轮总，故选A。

🌹 知识扩展——滑轮组省力倍数的判定

答：动滑轮组上有几根绳，省力倍数就是这几。［见本图！！！］

知识扩展——滑轮组（一）

利用如左图所示的滑轮组，提起一个重为2000N的物体，不计摩擦及滑轮自重，绳子的拉力F等于多少？

如果要用这个滑轮组达到更加省力的效果，绳子应该怎样绕？请在图中画出绳子的绕法，并计算此时拉力的大小。

［解］因有四根绳与动轮组相连，所以：

F＝2000N／4＝500N

有更省力的绕法，见右图。

答：————

知识扩展——滑轮组（二）

一个人用如图所示的滑轮组提起重2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下2m，则下列说法中正确的是（B）。

［分析］

解：有四根绳子与动轮组相连，理论上应省四倍的力，即F理论＝2000N／4＝500N。

而实际上，F＝800N

所以，η＝500／800×100%＝62.5%

W总＝800N×2m＝1600J

W有用＝2000N×（2／4）m＝1000J

所以，应选B。

A．总功是3200J，机械效率为40％

B．总功为1600J，机械效率为62.5％

C．总功是3200J，机械效率为62.5％

D．有用功是1600J，机械效率为62.5％

趣味游戏（课外练习）