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2、目 录,专题,12,简单机械,一、新课标要求,（,2022,版）,新课标要求（,2022,版）,2.2.6,知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。,3.2.3,知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。,专题,12,简单机械,二、内容结构与思维导图,复习内容,杠杆,01,滑轮,02,机械效率,03,专题,12,简单机械,杠杆（生活中的杠杆）,探究杠杆的平衡条件,F,1,l,1,F,2,l,2,总功、有用功和额外功,机械效率,简单,机械,从力的,角度认识,滑轮（定滑轮、动滑轮和滑轮组）,从功的,角度认识,内容结构,专题,12,简单机械,思维导图,专题,12,简单机械,三、知识梳理与典例,1.
3、,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。,注意：,“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。,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。,知识一、杠杆,2.,描述杠杆特征的“五要素”,（,1,）杠杆的“五要素”,支点：杠杆绕着转动的点,O,.,动力：使杠杆转动的力,F,1,.,阻力：阻碍杠杆转动的力,F,2,.,动力臂：从支点到,_,的距离,l,1,.,阻力臂：从支点到阻力作用线的距离,l,2,.,动力作用线,知识一、杠杆,（,2,）透析杠杆五要素,支点：一定在杠杆上；同一杠杆，
4、使用方法不同，支点位置可能改变。,动力与阻力,：,作用点都在杠杆上，分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。,力臂,：,支点到,_,的距离，不是支点到作用点的距离；力臂,_,在杠杆上（,选填“一定”或“不一定”,）；若力的作用线过支点，则力臂为,0,。,知识一、杠杆,力的作用线,不一定,3.,力臂的画法,第一步：先确定支点,O,和动力,F,1,、阻力,F,2,的方向；如图所示。,第二步：确定动力和阻力的,作用线,。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示。,第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明
5、动力臂与阻力臂的符号“,l,1,”、“,l,2,”，如图所示。,F,1,F,2,l,1,l,2,F,1,F,2,知识一、杠杆,1.,杠杆平衡,当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。,2.,杠杆的平衡条件,杠杆平衡时：动力,动力臂阻力,阻力臂,公式表示：,F,1,L,1,=F,2,L,2,注意：,杠杆是否平衡，取决于力和力臂的,_,；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。,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（,cm,或,m,）。,这就是阿基米德发现的,杠杆原理,.,或,知识二、,杠杆的平衡条件,乘积,杠杆分类,
6、力臂关系,力的大小关系,省费距离情况,省力杠杆,费力杠杆,等臂杠杆,F,动,F,阻,F,动,F,阻,F,动,=,F,阻,l,动,l,阻,l,动,l,阻,l,动,=,l,阻,费距离,省距离,不省,距离,也不费距离,知识三、生活中的杠杆,1.,杠杆的分类,2.,分析省力杠杆,如图所示，动力臂,l,1,大于阻力臂,l,2,，动力,F,1,小于阻力,F,2,，,即省力。,动力作用点移动的距离,AA,大于阻力作用点阻力移动的距离,BB,，即费距离。,F,1,F,2,l,1,l,2,知识三、生活中的杠杆,3.,分析费力杠杆,甲图所示是赛艇的船桨，乙图是船桨的杠杆模型。,划船时船桨绕着支点,O,转动，手的作
7、用力,F,1,为动力，作用点为,A,点；水对船桨的力,F,2,为阻力，作用点为,B,点。因为动力臂,l,1,小于阻力臂,l,2,，所以是费力杠杆，但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。,甲 乙,丙,知识三、生活中的杠杆,4.,分析等臂杠杆,如图所示的等臂杠杆，动力臂,l,1,等于阻力臂,l,2,，动力,F,1,等于阻力,F,2,；,使用时，动力作用点移动的距离等于作用点阻力移动的距离,，不省距离也不费距离。,知识三、生活中的杠杆,典例分析,【,例题,1】,如图所示，是使用自拍杆辅助手机进行拍照的示意图，将自拍杆看作一个杠杆，请画出作用在,B,点的阻力,F,2,的阻力臂,l,
8、2,。,延长力,F,2,的作用线，过支点,O,作力,F,2,作用线的垂线段，垂线段的长即为力,F,2,的力臂,L,2,；如图所示。,典例分析,【,例题,2】,如图所示器具在使用时属于省力杠杆的是（）,A,筷子,B,食品夹,C,钢丝钳,D,镊子,C,A,筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；,B,食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；,C,钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；,D,镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。,A,B,C,D,故选,C.,典例分析,【,例题,3】,如图所示，轻质杠杆,OB,可绕,O,点转动，,OA=AB,，在,A,点悬挂物体，在
9、,B,点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为,F,。下列说法正确的是（）,A,F,的大小为物重的,2,倍,B,物重增加,5N,，,F,的大小也增加,5N,C,物体悬挂点右移，拉力,F,会增大,D,将,F,改为沿图中虚线方向，拉力,F,会减小,C,解析见下页,A,因为,OA=AB,，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件,FOB=GOA,，,由于,OB=,2,OA,，,所以,拉力,F,的大小为物重的二分之一，故,A,错误；,B,若物重增加,5N,，,即,F,的变化量为,F,，根据杠杆平衡条件可知,解得,F,=2.5N,，故,B,错误,:,C,当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大，
10、动力臂不变，则动力,F,将变大，故,C,正确；,D,保持杠杆在水平位置平衡，将拉力,F,转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件知，拉力变大，故,D,错误。,典例分析,故选,C,。,典例分析,【,例题,4】,如图所示，杆秤砣的质量为,0.5kg,，秤钩悬挂处,A,与秤纽,O,间的距离为,6cm,，挂上重物后，秤砣移至距,O,点,24cm,的,B,处时，秤杆正好水平，求：,（,1,）秤砣受到的重力（,g,=10N/kg,）；,（,2,）被称物体的重力；,（,3,）若秤杆长,60cm,，则这把秤最大能称量多少,kg,的物体？,解析见下页,（,1,）秤砣受到的重力为,G
11、=mg,=0.5kg10N/kg=5N,（,2,）由杠杆平衡条件可得,G,物体,AO,=,G,秤砣,BO,代入数据得,G,物体,6cm=5N24cm,解得,G,物体,=20N,（,3,）若秤杆长,60cm,，则,BO,=60cm-6cm=54cm,由杠杆平衡条件,G,物体,AO,=,G,秤砣,BO,可得,G,物体,6cm=5N54cm,解得,G,物体,=45N,则这把秤最大能称量的物体质量为,典例分析,1.,定滑轮,（,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,不省力,F=G,；不省距离,s,=,h,；能改变力的,_,。,知识四、定滑轮和动滑轮,（,3,）定滑
12、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,l,1,与阻力臂,l,2,都是滑轮的半径,r,，它实质上可以看成是能够连续转动的等臂杠杆。所以使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。,方向,（,4,）用平衡力的知识研究定滑轮的特点,分析：如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力,G,和拉力,F,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，即,F=G,。,物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。,F,G,结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向,.,知识四、定滑轮和动滑轮,2.,动滑轮,（,1,）动滑轮：工作时，轴随着物体
13、移动的滑轮叫动滑轮。,（,2,）动滑轮的特点：,省力,F,G,；费距离,s,绳,=,2,h,物,，不能改变力的,_,。,（,3,）动滑轮的实质,动力臂是阻力臂,2,倍的杠杆,如图所示，定滑轮,O,为支点，动力臂,l,1,为滑轮的直径，阻力臂,l,2,为滑轮的半径，在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。,方向,知识四、定滑轮和动滑轮,（,4,）用平衡力的知识研究动滑轮的特点,在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力,G,和两段绳子的两个拉力,F,的作用。,由于物体匀速上升，所以两个拉力,F,跟物体的重力,G,是平衡力。则：,2,F,G,，,F,若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下
14、，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足：,2,F,（,G+G,动,），,F,F,F,G,G,动,同一根绳上的,两个拉力相等,知识四、定滑轮和动滑轮,知识五、滑轮组,1.,滑轮组的特点,（,1,）滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。,（,2,）滑轮组的特点：,拉力,F,的大小与动滑轮相连的绳子段数,n,有关。,不计动滑轮重、绳重和摩擦：,F,不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：,F,_,拉力,F,（绳子自由端）移动距离,s,是物体上升高度,h,的,n,倍，即：,s=_h,绳子自由端的速度是物体升高速度的,n,倍，即,:,v,绳,=,_v,物,F,n,n,2.,滑轮组的组装,（,1,）确定
15、绕绳的有效段数,根据,F,可得绳子的有效段数为,n,，也可以根据,得,n,，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值,n,，即绳子的有效段数。,（,2,）绕绳方式的,判断,“,奇动偶定”,依据“,_,”的原则判断。当,n,为奇数时，绳子的起始端拴在,_,滑轮的挂钩上；当,n,为偶数时，绳子的起始端拴在,_,滑轮的挂钩上。,奇动偶定,动,定,知识五、滑轮组,（,3,）动滑轮个数的确定,当需要,n,段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数,N,为,_,（,n,为奇数时）,；,_,（,n,为偶数时）,（,4,）定滑轮个数的确定,施力方向与物体运动方向相同,a,.,n,为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个；,b,.,
16、n,为奇数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。,施力方向与物体运动方向相反,a,.,n,为偶数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同；,b.n,为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个。,n,=5,（奇数）,动滑轮的个数为：,=2,（个）,定滑轮的个数与动滑轮的相同，,N,=2,n,=5,知识五、滑轮组,知识六、轮轴和斜面,1.,轮轴,（,1,）轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。,（,2,）轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。,支点在轴心,0,，,_,R,是动力臂，,_,r,阻力臂。,由杠杆的平衡条件得,FR=Gr,，,因为,Rr,，,所以,F,G,滑轮,。使用甲图中的滑轮的目的是,_,；使用乙图中滑轮的好处是可以,_,，机械效率更高的是,_,（选,填,“,甲,”,或,“,乙,”,）。,甲,解析见下页,改变力的方向,省力,不计绳重和摩擦，甲图为定滑轮，,F,甲,=,G,沙子,，不能省力，可以改变力的方向。乙图为动滑轮，人施加的拉力与沙子重力的关系为,所以,F,甲,F,乙,，故使用乙图中滑轮的好处是可以省力。,甲图为定滑轮，不计绳重及摩擦，只有克服沙袋重力做额外功；乙
