人教版八年级物理下册第十二章-简单机械(全章ppt课件).pptx
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1、第十二章第十二章 简单机械简单机械第第 1 1 节节 杠杆杠杆新知新知1杠杆杠杆(1)一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆.杠杆可以是直的,也可以是任意形状的.作为杠杆必须具备以下条件:有一个可绕着转动的固定点;受力的作用而不变形(其实绝对的“不变形”是不可能的,这里是突出“硬”字);受到动力和阻力的作用,且这两种力对于杠杆的转动所起的作用正好相反(一个使杠杆顺时针转动,一个使杠杆逆时针转动).(2)杠杆的五要素支点:杠杆绕着转动的固定点,用“O”来表示.它可以在棒的一端,也可以在其他位置.杠杆转动时,支点是相对固定的.动力:使杠杆转动的力,用“F1”来表示.阻力:阻碍杠杆
2、转动的力,用“F2”来表示.无论是动力还是阻力,都是杠杆所受到的力,它们不是一种新的性质的力.动力和阻力没有严格的界限,只不过两个力的作用效果相反罢了;一般地,把人施加的力,或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力.动力臂:从支点O到动力作用线的距离,用“l1”表示.阻力臂:从支点O到阻力作用线的距离,用“l2”表示.例题精讲例题精讲【例1】如图12-1-1,这款图钉来自一位初中生的创意,翘起部分为我们预留出施力空间,图钉作为杠杆,其支点是()A.A点B.B点C.C点D.O点 解析解析这个装置的目的是为了能把图钉拔出来,用力向上撬杠杆的A点,设备绕着C点顺时针转动,使图钉被拔出;故作用在A点使杠杆
3、顺时针转动的力是动力,C点是支点.答案答案 C举一反三举一反三1.关于杠杆的下列说法中,正确的是()A.杠杆必须是一根直棒B.杠杆不一定要有支点C.使用杠杆都是为了省力D.杠杆可以是直的,也可以是弯的2.如图12-1-2所示,下列关于力臂的说法中正确的是()A.动力臂l1是指支点O到动力F1的作用点的距离B.阻力臂l2是指支点O到阻力 F2作用点的距离C.阻力臂l2是指支点O到阻力 F2作用线的距离D.动力臂与阻力臂都在杠杆上新知新知2力臂的画法力臂的画法(1)研究支点O:假设杠杆转动,杠杆上相对静止的点即为支点,如图12-1-3甲所示.(2)确定动力和阻力作用线:从动力、阻力作用点沿力的方向
4、画射线,如图12-1-3乙所示.(3)作力臂:从支点向力的作用线作垂线,支点到垂足间的距离为力臂,在旁边标上字母l1或 l2,分别表示动力臂或阻力臂,如图12-1-3丙所示.可总结为:先找点(支点),再找线(力的作用线),由点到线作垂线段.例题精讲例题精讲【例2】如图12-1-4所示,用起子开启瓶盖,请确定支点O的位置,画出F的力臂.解析解析用起子开瓶盖时,根据用力情况,起子与瓶盖上面接触的点O为支点,过支点O作力F的作用线的垂线段,标出力臂符号l.答案答案如图12-1-5所示.举一反三举一反三1.如图12-1-6是使用羊角锤的示意图,请在图上画出动力F的力臂,并用字母L标明.如答图如答图12
5、-1-1所示所示.新知新知3杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时杠杆平衡.(2)杠杆的平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂.公式为F1l1F2l2或.其中F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂.根据杠杆的平衡条件,我们可以知道既省力又省距离的杠杆是不存在的.(3)使用杠杆的平衡条件分析和解决问题时,应注意:动力和阻力都是指杠杆受到的力,而不是杠杆对别的物体所施加的力.动力和阻力都是相对的.一般来说,动力是使杠杆绕支点转动的力,阻力是阻碍杠杆绕支点转动的力.如用撬棒撬石头时,手对撬棒施加的力称为动力,石头作用在撬棒上、阻碍杠杆转动的力称为阻力.但有
6、时不易区分哪个是动力,哪个是阻力,可设某一个力(如使杠杆沿顺时针方向转动的力)为动力,则另一个力(使杠杆沿逆时针方向转动的力)为阻力.例题精讲例题精讲【例3】“探究杠杆的平衡条件”实验.(1)实验前,应先调节杠杆两端的平衡螺母,这是为了使杠杆在_位置平衡,这样做是为了避免杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响,而且实验时方便_.如发现杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向_调节,或将左端的平衡螺母向调节.(2)部分实验数据已记录在下表中.请将表格中的实验数据补充完整;实验时需要测量三组以上数据的目的是_;杠杆的平衡条件是_.解析解析为了方便读取力臂,本实验中应该让杠杆在水平位置平衡.在调节平衡时,哪边高
7、就向哪边调.为了减小实验误差,需要多次测量求平均值.答案答案 (1)水平读取力臂左左(2)152多次实验避免偶然性,使规律具有普遍性动力动力臂=阻力阻力臂举一反三举一反三1.如图12-1-8所示,利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件.(1)实验前杠杆如图12-1-8所示,为使杠杆处在_平衡状态,应将杠杆右端的平衡螺母B向 _(填“左”或“右”)调.(2)记录实验数据的表格如下表,请将表头栏目,实验所记录的数据补充完整.水平位置水平位置右右动力动力F1/N阻力臂阻力臂L2/m0.20.32.在探究杠杆平衡条件的实验中:(1)安装好杠杆,调节杠杆两端的平衡螺
8、母,使杠杆在水平位置平衡;把钩码挂在杠杆A点如图12-1-9甲,为方便直接从杠杆上读出力臂,应在B点沿着_的方向拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡(2)如图12-1-9乙,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡,测力计示数将_竖竖直向下直向下先先变变小后小后变变大大新知新知4杠杆的分类杠杆的分类根据杠杆平衡的条件可将杠杆分为三类:(1)省力杠杆.如:剪铁皮的剪刀,起瓶盖用的起子,起钉子用的羊角锤等.(2)费力杠杆.如:理发用的剪刀,钓鱼用的鱼竿.(3)等臂杠杆.如:天平.杠杆在使用时,省力和省距离不可能兼而有之,省力则费距离,费力则省距离.因此各类杠杆选择的原则是
9、根据实际情况,从有利于生产出发.三类杠杆比较:例题精讲例题精讲【例4】下图所示的工具中,使用时属于费力杠杆的是()解析解析可以画出每个杠杆的示意图,再通过比较力臂的大小,确定火钳是费力杠杆.答案答案 B举一反三举一反三如图12-1-10所示的常用工具中,它们的物理模型都是_.在这些工具中,省力的是_,费力的是_.(填序号)杠杆杠杆当堂训练当堂训练1、生活中经常用到各式各样的剪刀都是一对杠杆.在使用剪刀的时候,下图中最能省力的剪刀是()2、如图KT12-1-1所示,杠杆始终处于水平平衡状态,改变弹簧测力计拉力的方向,使其从,此过程中,弹簧测力计的示数将()A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先变大后
10、变小 D.先变小后变大D3、如图KT12-1-3所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将()A 不变B 变小C 变大D 先变大后变小第十二章第十二章 简单机械简单机械第第 2 2 节节 滑轮滑轮新知新知1定滑轮定滑轮(1)定义:工作时中间轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮,如图12-2-1甲所示.(2)实质:定滑轮实质上是个等臂杠杆,所以不省力,如图12-2-1乙所示.(3)特点:使用定滑轮可以改变作用力的方向,动力移动距离与重物移动距离相等,如图12-2-1丙所示.例题精讲例题精讲【例1】学校旗杆顶装有定滑轮,这样做()A.既省力,也
11、改变施力的方向B.省力,但不改变施力的方向C.不省力,但改变施力的方向D.既不省力,也不改变施力的方向 解析解析定滑轮实质是个等臂杠杆,既不省力也不费力,但能改变力的方向,故选C.答案答案 C举一反三举一反三1.小明利用如图12-2-2所示的简单机械移动物体A时.当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力,以不同速度匀速拉动物体时,忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法正确的是()A.F1=F2F3B.F1F2F3C.F1F2F3D.F1=F2=F32.如图12-2-3所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起使用定滑轮可以_(填“省力”“省距离”或“改变动力方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是
12、动力,吊桥的重力是阻力在拉起吊桥的过程中,阻力臂_(填“变大”“变小”或“不变”).改变动力的方向改变动力的方向变小变小新知新知2定滑轮定滑轮(1)定义:工作时,轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮,如图12-2-4甲所示.“动”指轴心的位置在移动,而不是转动.(2)实质:动滑轮实质上是动力臂为阻力臂2倍的杠杆,所以可省一半的力,如图12-2-4乙所示.(3)特点:省一半的力,但动力移动距离是重物移动距离的2倍,如图12-2-4丙所示.例题精讲例题精讲【例2】小明在探究动滑轮的工作特点时,先用弹簧测力计测出了钩码的重力,然后按如图12-2-5所示装置实验.他设计了下表,请你帮他完成(不计摩擦和动滑轮
13、重).解析解析在不计摩擦和动滑轮重的前提下,使用动滑轮工作时,可以省一半的力,即测力计的示数是砝码重的,但拉力移动的距离是砝码上升距离的2倍.由此可知:第一次砝码重就应为5 N2=10 N,而砝码上升的距离应为30 cm=15 cm;第二次测力计的示数应为18 N=9 N,而拉力移动距离应为20 cm2=40 cm.答案答案 第一次:1015第二次:940举一反三举一反三1.如图12-2-6所示,用力F匀速提起重为4 N的物体A.若不计滑轮重及摩擦,关于所用滑轮的种类和力F的大小,正确的判断是()A.定滑轮,F=4 NB.定滑轮,F=2 NC.动滑轮,F=2 ND.动滑轮,F=4 N2.图12
14、-2-7是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用_(填“甲”或“乙”)方案,因为采用这种方案可以_.(不计机械的自重及摩擦)甲甲省力省力新知新知3滑轮组滑轮组(1)定义:由若干个定滑轮和动滑轮组成的装置叫滑轮组.(2)特点:可以省力,也可以改变力的方向,总重由几股绳子承担,拉力便是总重的几分之一.(3)使用滑轮组虽然可以省力,但必须多移动距离.总重由几股绳子承担,拉力移动的距离便是重物移动距离的几倍.例题精讲例题精讲【例3】如图12-2-8所示,甲图中使用的是_,使用这种机械的优点是_;乙图使用的是_,使用这种机械的优点是.如乙图所示,物重G2为100 N,若不计滑
15、轮自重和摩擦,则拉力F是_N;若物体以1 m/s的速度匀速上升,则绳自由端移动的速度是_m/s.解析解析定滑轮不省力,但能改变力的方向;滑轮组在不计摩擦和动滑轮的重时,绳子自由端的拉力是物重的,绳子自由端移动的距离是物体上升高度的n倍.答案答案 定滑轮能改变力的方向滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向254举一反三举一反三1.如图12-2-9所示,把重为200 N的物体匀速提升2 m,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,所用拉力F为_N,拉力所做的功为_J.1004002.用如图12-2-10所示的滑轮组提升重物,若被提升的重物重25 N,每个滑轮重10 N,则绳子自由端的拉力为_N,使用此装置的优点
16、是_.(不计绳与滑轮之间的摩擦)17.5能省力又能改变能省力又能改变力的方向力的方向新知新知4轮轴和斜面轮轴和斜面(1)轮轴 定义:由一个轮和一个轴组成,并且都绕固定的轴转动.使用轮轴,若动力F1作用在轮上,可以省力;若动力作用在轴上,则费力.实质:轮轴实质上是一个可连续转动的杠杆.如图12-2-11所示.F1作用在轮上的力,F2作用在轴上的力,R轮半径,r 轴半径.(2)斜面定义:斜面是一种可以省力的简单机械,但必须多移动距离,如图12-2-12所示.原理:Fl=GhF沿斜面拉力,G物体重力,l斜面长,h斜面高.从公式中可知:斜面越长越省力.例题精讲例题精讲【例4】有一个轮轴,轮半径是50
17、cm,轴半径是10 cm.使用这个轮轴提起500 N的物体,至少要用_N的动力.若要使物体上升1 m,则绕在轮上的绳端要拉过_m.(不计摩擦)解析解析轮半径R=50 cm,轴半径r=10 cm,阻力等于物体重,即F2=G=500 N,由=,得F1=100 N,即至少要用100 N的动力.所用动力是阻力的,则动力移动的距离应为阻力上升距离的5倍,所以绕在轮上的绳端要拉过5 m.答案答案 1005举一反三举一反三1.将图12-2-13所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个_(填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”),属于 _(填“省力”或“费力”)机械.轮轴轮轴省力省力2.下图所示,日常生活和生产实
18、践中使用的机械能抽象为斜面的是()新知新知5滑轮组的组装:奇动偶定法滑轮组的组装:奇动偶定法(1)根据F=,求出动滑轮上绳子的段数n.(2)如n为偶数时,绳子的固定端系在定滑轮上(即“偶定”).(3)若n为奇数时,绳子的固定端系在动滑轮上(即“奇动”).例题精讲例题精讲【例5】用滑轮组提起2 000 N的重物,绳子最多只能承受600 N的力(不计滑轮重和摩擦).(1)设计一个向下拉动绳子的最简单的滑轮组,并画出示意图.(2)据此设计要匀速提起物体所用的拉力是多大?(3)若在此问题中,将物体匀速提升3 m,应把绳子拉下多少米?解析解析首先确定承担重物的绳子段数:=3.3(要取整数4,即4段绳子)
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