第十二章 简单机械 全章复习 课件(共80张PPT) 2023-2024学年物理人教版八年级下册

(共80张PPT)
第十二章 简单机械
全章复习 温故
全章复习 温故
知识清单
全章复习 温故
重难点解读
重难点1 杠杆作图及杠杆平衡条件的应用
图12-1
1.杠杆的五要素：如图12-1所示。
2.力臂的画法：①找出支点，②画出力
的作用线，③过支点作力的作用线的垂线，
④标上力臂的符号。
3.杠杆平衡的条件：动力×动力臂 阻力
×阻力臂。公式： 。
4.生活中的杠杆
（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。
（2）费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。
（3）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不省距离。
图12-2
例1 图12-2甲是果农修剪树枝的情景，
图12-2乙是图甲剪刀部分的简化图，
是剪刀受到的动力， 是阻力的作用点。
请在图12-2乙中标出支点 的位置，并
作出阻力和动力臂 。
图12-3
【解析】本题考查力臂的画法。画力臂的关键是要画出支
点到力的作用线的垂线段。由图12-2甲可知支点 在剪刀的
转轴处，从支点向动力的作用线引垂线，垂线段即为动力
臂；阻力垂直于 点所在的刀面；动力使杠杆向顺时针
方向转动，所以阻力应使其向逆时针方向转动，由于阻力
臂比动力臂短，所以阻力大于动力，故的线段要比 长一些，
如图12-3所示。
【答案】如图12-3所示
针对训练
图12-4
1.图12-4甲是打开的汽车后备箱盖的
情景，后备箱箱盖被液压杆支撑
（不计后备箱盖重）。关箱盖时，
它可看作一个杠杆，图12-4乙是其
简化图，是支点， 是液压杆作
①阻力臂；②在点关上后备箱盖的最小动力及其力臂 。
用在 点的阻力。请在图12-4乙中画出：
图12-4
【提示】（1）阻力臂为支点到阻力
作用线的距离，先用虚线反向延长
，再由点作 作用线的垂线即
为阻力臂。（2）要使动力最小，则
动力臂最长， 作为动力臂时最省
力；阻力方向向上，因此动力 方向垂直于动力臂向下。
【答案】如答图12所示
答图12
例2 如图12-5所示，质地均匀的圆柱体在拉力 的作用下，由实线位置
匀速转到虚线位置。在整个过程中，拉力始终作用于点且与 保持
垂直 为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑。下列
相关分析正确的是( )
图12-5
A.拉力 逐渐变小
B.由于拉力的力臂始终保持最长，拉力 始终保持最小
值不变
C.拉力 逐渐变大
D.条件不足，无法判断
图12-5
【解析】本题考查杠杆的动态平衡。由题意知，圆柱体
在匀速转动过程中处于平衡状态，且拉力始终与 保
持垂直，由杠杆平衡原理可知,其中
是重力的力臂。圆柱体在转动过程中的力臂 保持不
变，但是重力的力臂逐渐变小，所以拉力 逐渐变小。故选项A分析
正确。
例2 如图12-5所示，质地均匀的圆柱体在拉力 的作用下，由实线位置
匀速转到虚线位置。在整个过程中，拉力始终作用于点且与 保持
垂直 为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑。下列
相关分析正确的是( )
图12-5
A.拉力 逐渐变小
B.由于拉力的力臂始终保持最长，拉力 始终保持最小
值不变
C.拉力 逐渐变大
D.条件不足，无法判断
A
针对训练
图12-6
2.如图12-6所示，一根直杆可绕 点转动，杠杆下端挂一个
重物，为了提高重物，用一个始终跟杠杆垂直的力 使杠杆
由竖直位置慢慢转到水平位置。在这个过程中直杆( )
A.始终是省力杠杆 B.始终是费力杠杆
C.先是省力杠杆，后是费力杠杆 D.先是费力杠杆，后是省力杠杆
【提示】由题图可知动力的力臂 始终保持不变，物体的重力 始终不
变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增
大，在 的过程中，杠杆是省力杠杆，在 的过程中，杠杆变为
费力杠杆。
C
重难点2 滑轮组
使用滑轮组时应注意以下几点：
（1）给滑轮组绕线时，同一个滑轮只能绕一圈绳子。
（2）若不计绳重及轴间摩擦，则利用滑轮提升重物时，有用功克
服的阻力是物体所受的重力；利用滑轮组使物体水平前进时，有用功克
服的阻力是物体所受的摩擦力。
（3）组装滑轮组时，要分清绳子的自由端是否承担物重。若绳子
自由端与动滑轮相连，则承担物重；若绳子的自由端与定滑轮相连，则
不承担物重。
（4）使用滑轮组时，省力但费距离。若物重上升距离为 ，绳子自
由端移动的距离为，绳子的有效段数为，则有 。
（5）忽略绳重和摩擦的情况下，拉力为
。
图12-7
例3 电气化铁路的高压输电线，无
论在严冬还是盛夏都要绷直，才能
使高压线与列车的电极接触良好，
这就必须对高压线施加恒定的拉力。
为此，工程师设计了如图12-7甲所
示的恒拉力系统，图12-7乙为其简
化原理图。实际测量得到每个水泥块的体积为 ，共悬挂20
个水泥块。已知水泥块的密度为，取 。
图12-7
（1）请指出图乙中的动滑轮和定滑轮。
（2）每个水泥块的重力是多大
（3）滑轮组对高压线的拉力是多大 （不计绳重、滑轮自重及摩擦）
图12-7
分析 （1）题图乙中、 滑轮是固定在电线杆上的，滑轮 是活动的，故
、是定滑轮， 是动滑轮。
（2）已知水泥块的密度和体积，可根据、 计算水泥块的重力。
（3）先确定连接动滑轮的绳
子段数 ，由滑轮组的特
点可知 ，由二力平衡
条件求出 即可。
解： 、是定滑轮， 是动滑轮。
（2） 由 得每个水泥块的质量为
则每个水泥块的重力为
（3）由二力平衡条件得，水泥块
对钢丝绳的拉力为
由题图可知，承接动滑轮的绳子段数为 ，则滑轮
组对高压输电线的拉力为
图12-7
针对训练
图12-8
3.如图12-8所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦
力，， ，甲、乙两种情况下，绳子在
大小相等的拉力 作用下静止。则每个滑轮的重力为( )
A. B. C. D.
【提示】由题图可知，甲图中承担物重的绳子段数为3，
乙图中承担物重的绳子段数为2，不计绳重和摩擦力，
则绳端拉力分别为， ，
已知，即，解得 。
B
图12-9
4.在水平桌面上放一个重 的物体，现用如图1
2-9所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力
是 ,不考虑绳重、滑轮自重以及滑轮与绳间的摩
0.2
擦，则水平拉力为____。若绳子自由端移动的速度为 ,则物体
移动的速度为____ 。
重难点3 机械效率的计算
1.机械效率的计算公式：，其中 。
2.杠杆的机械效率： ，额外功是克服杠杆本身的重力
做的功。
3.斜面的机械效率： ，额外功是克服物体与斜面之间
的摩擦力做的功， 。
4.滑轮组的机械效率
（1）一般情况： ，额外功是克服动滑轮的
重力、机械之间的摩擦力和绳子的重力做的功。
（2）忽略绳重和摩擦： ，额
外功是克服动滑轮的重力做的功 ，此时机械效率与绕绳方
式无关。
（3）注意：滑轮组的有用功是动滑轮与物体连接的绳子上的拉力
所做的功，该拉力不一定是用来克服重力或摩擦力做功（如打捞水下物
体的情形）；做题时要注意明确是哪个力做有用功，哪个力做额外功，
哪个力做总功。
5.理解：机械效率是有用功与总功之比，机械效率与功率没有直接
联系，机械效率大不代表功率大或做功多。
图12-10
例4 如图12-10所示，建筑工人用滑轮组在 的时间内
将重为的物体匀速提升，所用的拉力为 。
求这个过程中：
（1）工人做的有用功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
分析本题考查滑轮组的功、功率和机械效率的相关计算，要注意确定哪个力做的是有用功，哪个力做的是总功，然后根据滑轮组的特点进行分析求解。
（1）克服物体重力做的功是有用功，已知物体所受的重力及其上升的高度，可根据 直接计算有用功。
（2）拉力做的功是总功，求拉力的功率要用公式 ，已知做功时间，要先求出 ；已知拉力，由 算出绳子自由端移动的距离即可得解。
（3）求滑轮组的机械效率要用公式 ，直接将前面已求出有用功和总功的数值代入公式计算即可。
图12-10
解： （1） 有用为
（2）承担物重的绳子段数 ，则绳子自由端移动
的距离为
拉力做的功是总功，总功为
拉力做功的功率为
（3）滑轮组的机械效率为
图12-10
针对训练
图12-11
5.两个滑轮按图12-11所示的方式组合，用的拉力
拉动绳端，使物体在内水平向左匀速滑动 ，物
体与地面间的摩擦力为 。下列说法正确的是
( )
A.是定滑轮，是动滑轮 B.拉力做的功为
C.拉力的功率为 D.滑轮组的机械效率为
图12-11
【提示】滑轮随物体一起运动，为动滑轮； 滑轮
的轴固定不动，为定滑轮。由图知， ，拉力端
移动距离 ，拉力做功
。拉力的功率 。拉力
克服地面摩擦做的功为有用功 ,滑轮组的机
械效率 ,故选项D正确。
针对训练
图12-11
5.两个滑轮按图12-11所示的方式组合，用的拉力
拉动绳端，使物体在内水平向左匀速滑动 ，物
体与地面间的摩擦力为 。下列说法正确的是
( )
A.是定滑轮，是动滑轮 B.拉力做的功为
C.拉力的功率为 D.滑轮组的机械效率为
D
6.港珠澳大桥是中国第一条集桥、双人工岛、隧道为一体的跨海通道，
其中长约 的沉管隧道通过引桥与人工岛路面相连，引桥长约
，竖直高度为，其简化图如图12-12所示。重 的
汽车在沉管隧道中以的速度匀速行驶，所受阻力为其重力的 。
某汽车从引桥底端开始匀速爬升，其功率增大到，耗时 到达
人工岛路面，求：
图12-12
（1）该汽车完全通过沉管
隧道需的时间；
（2）该汽车在沉管隧道中行驶时，牵引力所做的功；
（3）该汽车在引桥上所受阻力的大小；（已知牵引力所做的功一部分
用于克服重力，剩下的用于克服摩擦阻力）
图12-12
（4）引桥对于该汽车的机械效率。
图12-12
解：（1）沉管隧道中汽车速度，则由 得
汽车完全通过沉管隧道需要的时间为
（2）汽车在沉管隧道中所受阻力大小为
因为汽车做匀速直线运动，所以汽车所受牵引力为
则汽车在沉管隧道中行驶时，牵引力所做的功为
图12-12
（3）汽车在引桥上行驶时功率,根据
可得牵引力所做的功为
克服重力做功为
则阻力做功为
由 得汽车在引桥上所受阻力的大小为
图12-12
（4）汽车从引桥底端到顶端，所做有用功为克服重力做的功，即
总功为牵引力做功,即
所以引桥的机械效率为
全章复习 温故
实验突破
实验一 探究杠杆的平衡条件
实验 装置
实验 方法 （1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡
（2）在杠杆两侧挂上不同数量的钩码（每个钩码质量相同），
移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，记录动力 、阻
力、动力臂、阻力臂
（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，重复做几次实验
续表
实验 方法 （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方法使杠杆平衡，记录、、、 的数
值
（5）将各组数据中的力与力臂进行相乘或相除，看看计算结果
有什么规律，进而归纳得出杠杆平衡的条件
续表
注意 事项 （1）实验前要调节平衡螺母，使杠杆水平平衡
（2）实验中不能调节平衡螺母
（3）为得到普遍性规律，须改变所悬挂钩码的数量和位置进行
多次测量
实验 结论 杠杆平衡的条件：动力×动力臂阻力×阻力臂，即
续表
评估 交流 （1）实验前调节杠杆水平平衡的目的：使杠杆的重心在支点
处，消除杠杆自重对实验的影响
（2）实验前调节杠杆水平平衡时，调节平衡螺母的方法：左高
左调、右高右调
（3）实验时使杠杆在水平位置静止，目的是便于测量力臂
续表
深入 拓展 （1）进行多次实验的目的是寻找普遍性规律
（2）杠杆在水平位置平衡时，若同时将两侧钩码悬点向外或向
内移动相同的距离，或同时取下左右两侧相同数量的钩码，可通
过“力与力臂乘积的变化量”来判断哪一侧下沉
（3）用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂的钩码，当弹簧测力计由
竖直方向拉变成倾斜方向拉时，要使杠杆仍保持平衡，弹簧测力
计的示数会变大，这是因为拉力的力臂变小
续表
例1 在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
图12-13
（1）如图12-13甲，把质量
分布均匀的杠杆中点 作为
支点，其目的是消除______
_____对实验的影响。为了
方便直接测出力臂，实验前
应先调节杠杆在水平位置平
衡，当在 处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的__________。
图12-13
（2）图12-13乙中杠杆恰
好处于水平位置平衡，若
在 处下方再挂一个相同的
钩码，为使杠杆保持水平
平衡，需将挂在 处的钩码
向右移动___格。当杠杆平
衡、钩码静止时，挂在 处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对
______力。
图12-13
（3）如图12-13丙，小明
取下 处钩码，改用弹簧测
力计钩在 处，使杠杆再次
在水平位置平衡，弹簧测
计示数______（选填“大于”
“小于”或“等于”） （每
个钩码重 ），如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是______（选填
“省力” “费力”或“等臂”）杠杆。
（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件：_____
______________________________________。
图12-13
图12-13
【解析】（1）把质量分布均匀的
杠杆中点置于支架上，调节
平衡螺母使杠杆的重心在支
点上，以消除杠杆自重对杠
杆平衡的影响；为了方便直
接读出力臂，实验前应先调
节杠杆在水平位置平衡；当在 处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变
物体的运动状态。
图12-13
【解析】（2）设一个钩码
重为 ，一格的长度
为 ；根据杠杆的平
衡条件可得
,
解得，故 处所
挂钩码须向右移动1
格；静止的钩码处于平衡状态，其受到的重力和受到的弹簧测力计的拉
力是一对平衡力。
图12-13
【解析】（3）题图丙中，小明取
下 处钩码，改用弹簧测力
计钩在 处，使杠杆再次在
水平位置平衡，根据杠杆的
平衡条件，若竖直向上拉动，
则弹簧测计示数为
,由于弹簧测力计拉力的力臂小于 ,
故大于 ；若竖直向上拉动弹簧测力计，则此时弹簧测力计力的力臂
大于钩码的力臂，故为省力杠杆。
【解析】（4）杠杆的平衡条件为“动力×动力臂 阻力×阻力臂（或
）”。
例1 在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
图12-13
（1）如图12-13甲，把质量分布均匀的杠杆中
点 作为支点，其目的是消
除___________对实验的影
响。为了方便直接测出力臂，
实验前应先调节杠杆在水平
位置平衡，当在 处挂上钩
码后杠杆转动，说明力能改变物体的__________。
杠杆自重
运动状态
图12-13
（2）图12-13乙中杠杆恰
好处于水平位置平衡，若
在 处下方再挂一个相同的
钩码，为使杠杆保持水平
平衡，需将挂在 处的钩码
向右移动___格。当杠杆平
衡、钩码静止时，挂在 处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对
______力。
1
平衡
图12-13
（3）如图12-13丙，小明
取下 处钩码，改用弹簧测
力计钩在 处，使杠杆再次
在水平位置平衡，弹簧测
计示数______（选填“大于”
“小于”或“等于”） （每
个钩码重 ），如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是______（选填
“省力” “费力”或“等臂”）杠杆。
大于
省力
（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件：
___________________________________________。
图12-13
动力×动力臂阻力×阻力臂（或 ）
拓展考问
1.在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）挂钩码前，杠杆倾斜且静止，此时杠杆处于平衡状态，接下来调
节杠杆两端的螺母，使杠杆处于______________。
水平位置平衡
（2）图12-13乙中，若同时将杠杆两侧悬挂钩码的位置向外移一格，则
杠杆____端下沉；若同时在杠杆左右两侧的钩码下加挂一个钩码，则杠
杆____端下沉。（均选填“左”或“右”）
左
右
（3）探究中进行多次实验的目的是________________。
寻找普遍性规律
实验二 测量滑轮组的机械效率
实验 装置
实验 方法 实验原理：。应测物理量有钩码重力 、钩码提升
的高度、拉力、绳子自由端移动的距离
注意 事项 必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证弹簧测力计
示数稳定
实验 结论 （1）同一个滑轮组，所提升物体的重力越大，机械效率越高
（2）不同滑轮组，所提升物体的重力相等时，动滑轮的重力越
小，机械效率越高
（3）滑轮组的机械效率与绕线方式和提升重物的高度无关
续表
评估 交流 （1）若绳子自由端与动滑轮连接，则须匀速竖直拉动弹簧测力
计；若绳子自由端与定滑轮连接，则匀速拉动弹簧测力计即
可，无须竖直拉动
（2）实验误差的主要来源：弹簧测力计的示数不稳定（难以保
证匀速拉动）
续表
深入 拓展 （1）影响滑轮组机械效率的主要因素有物体的重力、动滑轮的
重力、滑轮与绳间的摩擦；提高滑轮组机械效率的方法主要有
增加所提升物体的重力、减小动滑轮的重力、减小摩擦
（2）实验改进：在原来的实验装置中，使绳子自由端跨过定滑
轮拉重物（如图丙所示）。优点：可改变绳子自由端的拉力方
向，且拉力不必沿竖直方向
续表
例2 同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列猜想：
猜想一：滑轮组机械效率可能与动滑轮重有关；
猜想二：滑轮组机械效率可能与被提物重有关；
猜想三：滑轮组机械效率可能与物体提升高度有关；
猜想四：滑轮组机械效率可能与承重绳子段数有关。
一名同学设计了如图12-14所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
（1）在表中填上第④次实验的对应的承重绳子段数和机械效率 的数值。
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
（2）根据实验____和____（填序号）可知，滑轮组机械效率与被提物重有关。
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
（3）根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与______________无关。
图12-14
（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越____。
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
图12-14
图12-14
（5）要研究滑轮组机械效率是否与物
体提升高度有关，应该选用______
（选填“同一”或“不同”）滑轮组，使
物体提升______（选填“相同”或“不
同”）的高度。
【解析】（1）由图④知承重绳子段数为，
根据 得第④组实验数据对应的机械效率为
。
（2）要探究机械效率与物重的关系，须保持动滑轮重及绕线方式相同，
同时使被提升物体的重力不同，故应根据实验①和②进行分析。
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
【解析】（3）实验②和④中，动滑轮的重力相同，被提升物体的重力相同，但承重绳子段数不同，而滑轮组机械效率近似相等，据此可知滑轮组机械效率与承重绳子段数无关。
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
【解析】（4）根据实验②和③可知，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。
图12-14
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
【解析】（5）要探究机械效率与物体被提升的高度之间的关系，应保持其他因素相同，而提升的高度不同。故应选用同一滑轮组，使物体提升不同的高度。
图12-14
（1）在表中填上第④次实验的对应的承重绳子段数和机械效率 的数值。
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
图12-14
2
80%
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
（2）根据实验____和____（填序号）可知，滑轮组机械效率与被提物重有关。
图12-14
①
②
2
80%
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
（3）根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与______________无关。
图12-14
承重绳子段数
2
80%
（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越____。
实验 次数 动滑轮重 物重 拉力 承重绳子段数 机械效率
① 1 2 1 3 66.7
② 1 4 1.67 3 79.8
③ 2 4 2 3 66.7
④ 1 4 2.5
图12-14
小
2
80%
图12-14
（5）要研究滑轮组机械效率是否与物
体提升高度有关，应该选用______
（选填“同一”或“不同”）滑轮组，使
物体提升______（选填“相同”或“不
同”）的高度。
同一
不同
拓展考问
图12-15
2.小林在“测量滑轮组的机械效率”
的实验中的操作情况如图12-15甲、
乙、丙所示。
（1）实验中要竖直向上______拉动
弹簧测力计,使物休升高。
匀速
（2）在图12-15丙所示实验中，若将
滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及
绳重,提升相同的物体时，滑轮组的机
械效率______ （选填“变大”“不变”
或“变小”）。
不变
图12-15
（3）小林与其他同学交流时发现,
有一个小组的滑轮组组装方式如图
12-15丁所示，其优点是___________
________________。
可沿任意方
向匀速拉动绳子