新人教版八年级下册物理第12章知识点全面总结

1lll12简单机械12.1杠杆知识点一、杠杆1、什么是杠杆？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。说明：①“硬棒”不一定是直棒，只要在外力作用下不变形的物体都可以看成杠杆，杠杆可以是直的也可以是任意形状的。②一根硬棒能成为杠杆，应具备两个条件：一是要有力的作用；二是能绕固定点转动。两个条件缺一不可。例如：撬棒在没有使用时就不能成为杠杆。杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的，固定点可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置。2、杠杆的五要素：五要素物理含义支点杠杆可以绕其转动的点，用“O”表示动力是杠杆转动的力，用“F1”表示阻力阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示动力臂从支点O到动力F1作用线的距离，用“l1”表示阻力臂从支点O到阻力F2作用线的距离，用“l2”表示3、八点透析杠杆的五要素①杠杆的支点一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其它位置。同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也不可能不同。在杠杆转动时，支点是相对固定的。②动力和阻力是相对而言的，不论是动力还是阻力，杠杆都是受力物体，跟杠杆发生相互作用的物体都是施力物体。动力和阻力的作用效果正好相反。③动力作用点：动力在杠杆上的作用点。④阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点。⑤力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离。某个力作用在杠杆上，若作用点不变，力的方向改变，力臂一般要改变。⑥力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零。⑦力臂的表示与画法：过支点做力的作用线的垂线⑧力臂的三2种表示方式：选择哪种方式，根据个人习惯而定。4、力臂的画法：第一步：先确定支点，即杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。第二步：确定动力和阻力。人的目的是将石头撬起，则人应向下用力，此力即为动力，用“F1”表示。这个力F1的作用效果是使杠杆逆时针转动，阻力的作用效果恰好与动力的作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应沿着顺时针方向转动，则阻力的作用效果杠杆应沿着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的方向向下的压力，用“F2”表示。第三步：画出动力臂和阻力臂。将力的作用线正向或反向延长，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，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”“l2”。知识点二、杠杆的平衡条件1、杠杆平衡：在力的作用下，如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动时，我们就可以认为杠杆是平衡了。2、实验探究：杠杆的平衡条件实验器材：杠杆和支架、钩码、刻度尺、线。实验步骤：①调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。在调节时，如果杠杆的左边下沉，则应将杠杆两端的平衡螺母向右调，如果杠杆的右边下沉，则应将杠杆两端的平衡螺母向左调，简称“左沉右调，右沉左调”。②如图所示，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两边收到钩码的作用力的大小都等于钩码重力的大小。把支点右方的钩码对杠杆施的力当成动力F1，支点左方的钩码对杠杆施的力当成阻力F2；用刻度尺测量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、l1、F2、l2的数据填入实验表格中。③改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2的大小，再做两次实验，将结果填入实验表格实验序号动力F1/N动力臂l1/cm动力×动力臂/N·cm阻力F2/N阻力臂l2/cm阻力×阻力臂/N·cm10.520101.0101021.520301.0303032.020404.01040探究归纳：只有动力×动力臂=阻力×阻力臂，杠杆才平衡注意：①试验中，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，有两个目的：一是让杠杆的重心刚好在支点，重力的力臂为0，以消除杠杆的重力对实验的影响；二是便于测量力臂（或从带有刻度的杠杆上直接读取力臂）。②试验中应改变钩码的个数或位置进行多次试验，得出普遍规律，防止结论的偶然性。③在实验过程中绝不能再调节平衡螺母，因为实验过程中再调节平衡螺母，会破坏原有的平衡。3、杠杆的平衡条件表达式：动力x动力臂=阻力x阻力臂，即动力臂阻力臂阻力动力；公式表示为21212211llFFlFlF，即应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。4、杠杆转动方向的判断3①当2211lFlF时，杠杆的平衡即被破坏，原来静止的杠杆就要转动起来，原来匀速转动的杠杆将变速转动。②影响杠杆转动的因素：作用在杠杆上的两个例F1和F2，如果产生的效果不同，一个力的作用效果若使杠杆沿顺时针方向转动，另一个力的作用效果将一定使杠杆沿逆时针方向转动，一个是动力时，另一个就称为阻力。但杠杆是否转动、怎样转动，应看F1l1与F2l2的大小关系，并不单纯取决于F1、F2的大小关系，也不单纯取决于力臂l1和l2的大小关系。也就是说，影响杠杆转动的因素不单是力，也不单是力臂，而是力和力臂的乘积。③转动方向的判断：当F1l1＞F2l2时，杠杆沿F1的方向转动；当F1l1＜F2l2时，杠杆沿F2的方向转动。知识点三、生活中的杠杆1、等臂杠杆：天平的动力臂与阻力臂相等，在使用中既不省力也不省距离。2、省力杠杆：利用撬棒用较小的动力就能撬动较重的重物，省力杠杆动力臂比阻力臂长，虽然省力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离大，省力却费距离。3、费力杠杆：动力臂比阻力臂短，动力比阻力大，这类杠杆动力作用点移动的距离不阻力作用点移动的距离小，虽然费力，却省了距离。归纳总结：三种杠杆的比较力臂关系平衡时力的关系优缺点应用等臂杠杆l1=l2F1=F2不省力，不省距离天平省力杠杆l1＞l2F1＜F2省力，费距离撬棒、瓶盖起子费力杠杆l1＜l2F1＞F2费力，省距离镊子、钓鱼竿注意：①凡省力的杠杆必定费距离，凡费力的杠杆必定省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的。②判定杠杆的种类，主要通过比较动力臂和阻力臂的大小进行判断，如果动力臂大于阻力臂，则为省力杠杆，反之则为费力杠杆，对于较复杂的杠杆，最好在图上找到支点、动力、阻力，然后画出动力臂和阻力臂进行比较。对于一些不容易判断力臂大小的杠杆，我们可以根据杠杆是省距离还是费距离的角度来判断，如用筷子吃饭时省距离，则筷子为费力杠杆。③省力杠杆与费力杠杆的应用不同，省力杠杆一般应用在阻力很大的情况下，而费力杠杆一般用在阻力不大的情况下，是为了省距离，使用起来方便。12.2滑轮知识点一、定滑轮和动滑轮1、定滑轮和动滑轮1）滑轮：滑轮是个周边有槽，能绕轴转动的小轮。2）使用滑轮时，滑轮的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。3）滑轮的轴随被吊物体一起运动，这种滑轮叫做动滑轮。4）滑轮的实质：滑轮是一种变形的杠杆，滑轮可以连续旋转，因此可以看做连续旋转的杠杆。2、定滑轮和动滑轮的特点设计实验与制定计划：分别使用同一物体在不使用滑轮、使用定滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记录整个过程需要用力的大小，物体移动的距离及动力移动的距离，动力的方向，然后由数据分析得4出结论。实验器材：钩码两个，滑轮两个，弹簧测力计一个等。实验过程：①按图甲所示测出钩码的重力G。②按图乙所示安装定滑轮，让钩码匀速上升的高度h=10cm，记录弹簧测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。③按图丙所示安装动滑轮，让钩码匀速上升的高度h=10cm，记录弹簧测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。④换用数量不同的钩码，重复上面的步骤。实验记录：如下表所示使用简单机械情况拉力大小F/N钩码提升10cm时绳端移动的距离s/cm拉力方向不使用简单机械24610上使用定滑轮24610下使用动滑轮12320上交流论证：①对比用甲、乙两图所做实验记录的数据可知：使用定滑轮时，拉力F与钩码重力G相等，绳端移动的距离s与钩码升高的高度h相同。（忽略绳子与滑轮间的摩擦力和滑轮与轴间的摩擦力，绳子的重力）②对比用甲、丙两图所作实验记录的数据可知：使用动滑轮时，拉力F=1/2G，绳端移动的距离s=2h。（忽略动滑轮与绳的重力和摩擦力）实验结论：①使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。②使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向，而且费距离。注意事项：①弹簧测力计要匀速拉动。②动力的方向与并排的绳子平行。③选用质量较小的动滑轮。④保证滑轮轴间摩擦较小。3、定滑轮和动滑轮的实质①定滑轮可以看成一个变形的杠杆，滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，即l1=l2，根据杠杆的平衡条件Fl1=Gl2可知：F=G，即使用定滑轮不省力。可见定滑轮的实质是一个等臂杠杆。由于等臂杠杆不省力也不省距离，所以使用定滑轮时，物体上升的高度h和绳子自由端下降的距离s相等。②动滑轮也可以看成一个变形的杠杆，支点O在滑轮的边缘上，动力臂l1为滑轮所在圆的直径，阻力臂l2为圆的半径，因此动力臂l1为阻力臂l2的两倍，故动力F1是阻力F2的二分之一，即使用动滑轮能够省一半力，可见，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。使用动滑轮能省一半力，则需要费一倍的距离，即被提升的物体每上升h，绳的自由端移动的距离s=2h54、使用定滑轮和动滑轮的几种情况（图中物体全部匀速运动，物体的重力都为G）种类图示表达式定滑轮F=GF=f，f为物体A所受的摩擦力动滑轮知识拓展：（1）使用定滑轮时，拉力F不沿竖直方向而改为其他方向时的拉力大小的分析，改变拉力F得方向，右图中杠杆的示意图可以得出L1=L2=r，由杠杆平衡条件知，F1=F2=G，因此低于定滑轮来说，施加在绳端的力无论朝哪个方向，定滑轮都是一个等臂杠杆，在绳重和摩擦可以忽略不计的情况下，所用的拉力都等于物体的重力。（2）使用动滑轮时，拉力F不沿竖直方向时的拉力大小的分析：L2=r,而L1＜2r，根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2得F1＞1/2F2，当重物匀速上升时，F2=G，则F1＞1/2G。由此可见，对于动滑轮来说：①动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动。②动滑轮省一半力的条件是：a.动滑轮与重物一起匀速移动。b.动力F的方向与物体移动的方向一致；c.不计动滑轮重，绳重和摩擦。5、定滑轮和动滑轮的比较滑轮定滑轮动滑轮钩码重GG拉力大小F=G（不靠路摩擦）F=1/2G（不考虑摩擦和动滑轮重）方向与钩码上升方向相反与钩码上升方向相同钩码移动距离hh拉力移动距离s=hs=2h省力情况不省力省一半力改变力的方向情况能改变力的方向不能改变力的方向实质相当于一个等臂杠杆相当于一个省力杠杆，动力臂是阻力臂的2倍6事例升旗起重机知识点二、滑轮组1、在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。使用滑轮组既省力又可以改变力的方向，但同时要多移动距离。使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一（忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦），即物GnF1。2、确定承担物重的绳子的段数n的方法采用分离法：在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，只考虑与动滑轮相连的绳子段数，如图1所示得滑轮组中，承担物重的绳子段数为4，忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦时，物GF41，而最后那段从最上面的定滑轮绕下来的绳子只起到改变里的方向的作用，而不承担物重。图2所示得滑轮组中，承担物重的绳子段数为5，忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦时，GF51.3、使用滑轮组时，应注意下列问题：①忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦，则拉力物GFn1，若考虑动滑轮自重动G，仅忽略绳重与摩擦，则）（动物GGFn1。②若物体升高h，绳子自由端移动的距离s=nh（n为承担物重的绳子段数）。③绳子自由端移动的速度v和物体移动速度v物之间的关系v=nv物。④滑轮组横放时，动滑轮上有几段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力的大小就是物体所受摩擦力的几分之一。不计绳与滑轮之间的摩擦时，物fnF1，此时绳子自由端移动的距离s与物体移动距离s物的关系为s=ns物。如图所示，用一滑轮组拉着重为G的物体在水平面上做匀速直线运动，物体受到的摩擦力为f，忽略滑轮重、绳重及摩擦，则绳子自由端拉力物拉ssfF3,31。4、滑轮