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初中物理 · 八年级下册 · 第十二章

简单机械

撬石头的杠杆、井上的滑轮、爬坡的斜面——省力的秘密都在简单机械里。

小提示:物理不靠背,靠动手。下面的互动都能自己拖、自己看。

📌 一、杠杆 核心

能绕固定点(支点 O)转动的硬棒叫做杠杆。杠杆有五要素:支点、动力 F₁、阻力 F₂、动力臂 l₁、阻力臂 l₂(力臂 = 支点到力作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离)。

杠杆平衡条件:F₁ · l₁ = F₂ · l₂

当 l₁ > l₂ 时是省力杠杆(费距离);l₁ < l₂ 是费力杠杆(省距离);l₁ = l₂ 是等臂杠杆(如天平,不省力也不费力)。

⚠️ 易错点:力臂是"支点到力作用线"的垂线段长度,画力臂要画垂线,不能随手从支点到作用点连线。

📌 二、滑轮 核心

定滑轮实质是等臂杠杆:不省力(F = G),但能改变力的方向,绳子两端移动距离相等。

定滑轮:F = G(改变方向,不省力)

动滑轮实质是动力臂为阻力臂 2 倍的杠杆:能省一半力(F = G/2),但费一倍距离,且不改变力的方向。

动滑轮:F = G / 2(省力费距离,方向不变)

把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组,既能省力又能改变方向,省力情况由承担物重的绳子段数决定。

📌 三、机械效率 拓展

使用机械时,对我们有用的功叫有用功 W有;动力实际做的功叫总功 W总。由于要克服摩擦、机械自重等做额外功,总有 W总 > W有。

机械效率:η = W有 / W总 × 100%

因为存在额外功,机械效率总小于 100%。提高机械效率的办法:减小摩擦、减轻机械自重等。

⚠️ 易错点:机械效率是比值,没有单位;它只反映有用功占总功的比例,不是"功率",也不表示做功快慢。

互动①:杠杆平衡(调 l₁ / F₁,使 F₁l₁ = F₂l₂)
6
10
4
15
状态文字
互动②:滑轮(定滑轮 / 动滑轮切换)
40
状态文字
互动③:机械效率(η = W有 / W总 × 100%)饼图
80
20
状态文字

✏️ 分层练习(8 题)

1. 杠杆平衡的条件是 F₁l₁ = ___。

2. 从支点到力的作用线的距离叫___。

3. 动力臂大于阻力臂的杠杆是___力杠杆(填 省/费)。

4. 定滑轮实质是___杠杆(填 等臂/省力)。

5. 使用定滑轮不省力,但能改变力的___。

6. 理想情况下,动滑轮可以省___的力(填 一半/全部)。

7. 机械效率的公式是 η = W有/___×100%。

8. 机械效率总是___100%(填 小于/等于)。

📚 本章小结