人教版 物理 八年级下学期 第十一章 功和机械能 第十二章简单机械知识点及知识点考核卷.docx

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人教版物理八年级下学期第十一章功和机械能第十二章简单机械知识点及知识点考核卷

给我一个支点，可以撬起整个地球。

——阿基米德

人教版八年级下学期第十一章知识点

第十一章：

机械与功

一、功

1、（做）功：

物理学中规定，如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离，就说力对物体做了功。

2、做功包括两个必要因素：

一是物体受力；二是物体沿受力方向移动了一定的距离。

3、不做功的三种情况：

有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

巩固：

☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

（原因是足球靠惯性飞出）。

4、功的计算公式：

功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。

公式：

W=Fs。

5、功的单位：

国际单位是牛顿·米，简称牛·米，符号是N·m。

为纪念物理学家焦耳，人们给了这个单位一个专门名称—焦耳，简称焦，符号是J。

1J=1N·m。

（把一个鸡蛋举高1m，做的功是0.5J。

）

6、应用功的公式注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力与力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

7、功的原理：

使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。

对一切机械都使用，被誉为“机械的黄金定律”，对机械的使用和研究具有重要的指导意义。

1）内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会省于直接用手所做的功；即：

使用任何机械都不省功。

2）说明：

（请注意理想情况功的原理可以如何表述？

）

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：

使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

二、功率

1、定义：

功与完成这些功所用时间的比叫功率。

符号是P。

2、物理意义：

表示做功快慢的物理量。

3、公式：

P=W/t。

W表示功，t表示做功时间。

4、单位：

国际单位是焦/秒，符号是J/s。

为了纪念科学家瓦特，人们给了这个单位一个专门名称，叫做瓦特，简称瓦，符号是W。

1W=1J/s。

常用单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）、马力。

换算：

1kW=103W，1MW=106W，1马力=735W

某小轿车功率66kW，它表示：

小轿车1s内做功66000J

5、机械效率和功率的区别：

功率和机械效率是两个不同的概念。

功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

三、机械效率

1、有用功：

定义：

无论采用哪种办法都必须做的功（是实际需要的、必须要做的、对人们有用的功）

公式：

W有用=Gh（提升重物）=W总-W额=W总η

斜面：

W有用=Gh

2、额外功：

定义：

并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。

公式：

W额=W总-W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：

W额=fL（f：

物体在斜面上受到的摩擦力）

3、总功：

定义：

有用功加上额外功是总共做的功，叫总功。

（或动力所做的功）

公式：

W总=W有用+W额=FS=W有用/η

斜面：

W总=fL+Gh=FL

4、机械效率

①定义：

有用功跟总功的比值叫做机械效率。

机械效率越高，说明有用功所占的比例越大。

②公式：

η=W有用/W总×100%

斜面：

η=Gh/FL

定滑轮：

η=Gh/FS=Gh/Fh=G/F

动滑轮：

η=Gh/FS=Gh/F2h=G/2F

滑轮组：

η=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF

③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

某滑轮组机械效率为60%，表示有用功占总功的60%。

④提高机械效率的主要方法是：

改进结构、减小摩擦、经常保养、定时润滑。

（或减小机械自重）。

5、测量滑轮组的机械效率

①原理：

η=W有用/W总=Gh/FS

②应测物理量：

钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

③器材：

除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需刻度尺、弹簧测力计

④步骤：

必须匀速竖直向上拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：

保证测力计示数大小不变。

⑤结论：

影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B、提升重物越重，做的有用功相对就多。

C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

实验结论：

（忽略绳重及摩擦的情况）

A：

不同滑轮组，提升相同重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；

B：

同一滑轮组提升不同重物，提升物体越重，滑轮组的机械效率越高。

四、杠杆

1、机械：

人类创造了各种各样的工具，是工作更省力、更方便，这些工具统称为机械。

为了研究方便，人们将机械的各种构件归并为钢杠杆、滑轮、轮轴、斜面、螺旋等，并把它们称为简单机械。

2、杠杆：

1）定义：

在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体都可以看做杠杆。

是最简单的机械，如撬棍。

说明：

①杠杆可直可曲，形状任意。

②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。

如：

鱼杆、铁锹。

③常见的杠杆：

羊角锤、筷子，杆秤、镊子，扳手，跷跷板。

起重机的吊臂，挖掘机利用杠杆来控制翻斗。

2）分析杠杆五要素——组成杠杆示意图（见教材P72）。

①支点：

杠杆绕着转动的支撑点。

用字母O表示。

②动力：

使杠杆转动的力。

用字母F1表示。

③阻力：

阻碍杠杆转动的力。

用字母F2表示。

说明：

动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。

动力、阻力的方向不一定相反，但它使杠杆的转动的方向相反。

④动力臂：

从支点到动力作用线的距离。

用字母l1表示。

⑤阻力臂：

从支点到阻力作用线的距离。

用字母l2表示。

3、力臂：

1）定义：

从支点到力的作用线的距离叫做力臂。

通过力的作用点沿力的作用方向的直线叫做力的作用线。

2）二要素：

力臂是由力的作用点和力的方向共同决定的，包含了力的两个要素。

（因此研究力对杠杆的作用效果时，确定了支点之后，只要考虑力的大小和力臂就可以了。

）

3）画力臂方法：

一找支点、二画线、三连距离、四标签。

（1）找支点O；

（2）延长力的作用线（虚线）；（3）画力臂（实线垂直符号，过支点垂直于力的作用线作垂线）；（4）标力臂

4、杠杆的平衡条件：

1）定义：

当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫杠杆平衡。

（杠杆静止状态或匀速转动状态）

2）杠杆平衡的条件（杠杆原理）：

动力×动力臂=阻力×阻力臂。

或写成F1L1=F2L2

3）杠杆平衡条件的实验探究

实验前：

应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。

这样做的目的是：

可以方便的从杠杆上量出力臂。

结论：

杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：

动力×动力臂=阻力×阻力臂。

写成公式：

F1L1=F2L2也可写成F1/F2=L2/L1

5、解题指导：

分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。

（如：

杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。

）

解决杠杆平衡时动力最小问题：

此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。

6、杠杆的分类和应用

名称

结构特征

特点

应用举例

省力杠杆

动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。

省力、费距离。

优点：

用较小的力就可以克服较大的力。

撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、花枝剪刀

费力杠杆

动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。

费力、省距离。

优点：

动力作用点移动较小的距离就可以使阻力作用点移动较大的距离。

缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼

等臂杠杆

动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。

不省力不费力

天平、定滑轮

说明：

应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆；当为了使用方便、省距离时，应选费力杠杆。

分析杆秤、指甲刀、天平、剪刀（普通、理发、铁匠剪刀）的原理、特点等。

五、滑轮

1、滑轮：

是一个周边有槽，并可以绕轴转动的轮子。

2、定滑轮

1）定义：

使用时，滑轮的位置（轴）固定不变的叫做定滑轮。

2）实质：

是等臂杠杆。

3）特点：

使用定滑轮不会改变动力的大小（不能省力），是为了改变动力的作用方向，操作方便。

4）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：

F=G

绳子自由端移动距离SF（或速度VF）=重物移动的距离SG（或速度VG）

3、动滑轮

1）定义：

滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动的叫做动滑轮。

（可上下移动，也可左右移动）

2）动滑轮的实质：

动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

3）特点：

①使用动滑轮可以能省一半的力，但要多移动一倍的距离，且不能改变动力的作用方向。

②滑轮位置跟被拉物体一起运动。

4）a）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：

F=G/2

b）只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物+G动）/2

c）绳子自由端移动距离是2倍重物移动的距离，S（或VF）=2h（或VG）

3、滑轮组

1）定义：

可以把两个或两个以上的滑轮组合在一起，来完成一件工作，这样的组合叫做滑轮组。

（为了既省力又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组）

2）特点：

使用滑轮组，既能省力又能改变动力的方向。

但要多移动距离。

省力效果取决于承担重物的绳子的股数。

（即吊着物体绳子的股数）

3）确定承担重物绳子的股数n的方法：

只算绕在动滑轮上的绳子股数。

在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只算绕在动滑轮上的绳子股数。

4）理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G/n。

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物+G动）/n。

绳子自由端移动距离是n倍的重物移动的距离，S（或VF）=nhG（或VG）.

1）组装滑轮组方法首先根据公式n=（G物+G动）/F求出绳子的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合题目的具体要求组装滑轮。

六、改变世界的机械

1、轮轴：

1）定义：

轮轴由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称轮，小的称轴。

2）实质：

是可以连续转动的杠杆。

3）功能：

一是改变用力大小，二是改变物体的运动速度。

①根据杠杆的平衡条件F轮R轮=G轴r轴，可推知F轮/G轴=r轴/R轮，轮和轴半径不同，作用在轮和轴上的力也不相同。

②轮和轴在相同的时间内转动的角度相同，而轮和轴的半径不同，所以绕在轮上的绳子运动速度比轴上的快，关系式v轮/v轴=R/r。

4）做功特点：

使用轮轴不省功，但可以改变做功的方式。

5）重要作用：

轮轴将直线运动和圆周运动相互联系起来，实现了二者的转化，是机械传动的重要装置，是科技史上的重要发现。

没有轮轴就没有火车、汽车等。

6）生活应用：

古代的辘轳、汽车方向盘、齿轮

2、斜面

1）定义：

斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。

2）特点：

斜面是一种省力的简单机械，但费距离。

3）原理：

根据功的原理，如果不计物体与斜面的摩擦，用力F沿斜面把物体匀速推（或拉）上去所做的功，应该等于直接将物体举高所做的功，即FL=Gh，所以F=Gh/L，斜面长是斜面高的几倍，推力或拉力就是物体所受重力的几分之几，所以说斜面是一种省力的机械。

如果斜面与物体间的摩擦为f，则：

FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

3、螺旋

1）定义：

螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面。

2）特点：

可以将旋转运动与沿轴向的运动进行相互转化