八年級(jí)物理下冊第十二章簡單機(jī)械12.2汽車起重機(jī)的小秘密素材新版新人教版

1、1 1 / / 4 4汽車起重機(jī)的小秘密知識(shí)引入如圖 1 1 所示的汽車起重機(jī)可是名副其實(shí)的“大力士”，他 可以毫不吃力地吊起成噸的貨物，并能按照指令放在指定的位 置。汽車起重機(jī)的這種超凡能力，為大型貨物的搬運(yùn)提供了便 利。汽車起重機(jī)為何會(huì)擁有如此巨大的力量呢？原來，是吊臂 上的輪子在“搗鬼”。不只是汽車起重機(jī)，還有好多機(jī)械都具 備這樣的能力，掃掃下面這個(gè)二維碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的隊(duì)伍是 如此龐大。生產(chǎn)生活中使用滑輪的其他“大力士”機(jī)械的視頻或圖片及名 稱，重點(diǎn)部位圈標(biāo)介紹。概念分析、滑輪滑輪是個(gè)周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪，滑輪是一種變形的杠桿。它 可以持續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可以看做是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿。（一

2、） 定滑輪和動(dòng)滑輪1.1.定滑輪（1 1）概念：使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪，叫做定滑輪。（2 2）特點(diǎn)：定滑輪不省力，但可以改變動(dòng)力的方向，且不費(fèi)距離。忽略摩擦?xí)r有，F(xiàn)=G,F=G, s=hs=h 成立。F F 是施加在定滑輪上的動(dòng)力，G G 是被提升的物重，s s 是繩子自由端移動(dòng)的距離，h h 是重物被提升的高度。（3 3） 實(shí)質(zhì)：定滑輪可看做一個(gè)變形杠桿，如圖2 2 所示，定滑輪的軸相當(dāng)于支點(diǎn)0,動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，h =|2二R，根據(jù)杠桿平衡條件Fh =Gl2得：F=G。所以，定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，它不省力也不費(fèi)力，不省距離也不費(fèi)距離。2.2.動(dòng)滑輪（1 1）概念：使用

3、時(shí)，滑輪的軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)，這樣的滑輪叫做動(dòng)滑 輪。（2 2）特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向，且費(fèi)1距離。有F G，s=2h成立。2（3 3）實(shí)質(zhì)：動(dòng)滑輪也可看做一個(gè)變形杠桿，如圖3 3 所示。支點(diǎn) 0 0 在動(dòng)滑輪的邊緣上, 動(dòng)力臂是輪的直徑，阻力臂是輪的半徑，動(dòng)力臂為阻力臂的 2 2 倍，即h =2l2=2R，根據(jù)杠桿平衡條件可得F，能省一半的力。因此動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂2 2 倍的省生活中的定滑輪圖片或小視頻及簡介。圖 1 112 2 / / 4 42力杠桿。生活中的動(dòng)滑輪圖片或小視頻及簡介。3.3.定滑輪和動(dòng)滑輪的比較滑輪定滑輪動(dòng)滑輪物重G GG G拉力大小

4、F =G1 F =G2方向朝不同方向均可豎直向上鉤碼上升高度h hh h拉力（繩子自由端）移動(dòng)距離s=hs=hs=2hs=2h省力情況不省力省一半力改變用力的方向情況能改變用力的方向不能改變用力的方向?qū)嵸|(zhì)等臂杠桿h = 212的省力杠桿實(shí)例旗桿頂端的輪子起重機(jī)的起重吊臂上的滑輪說明：上述表格中的省力情況是不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦?xí)r才成立的。生活中還有哪些定滑輪和動(dòng)滑輪呢？（二）滑輪組1.1. 組成：滑輪組是由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪組裝而成的，可以達(dá)到既省力又改變力方向的目的，但同時(shí)需要多移動(dòng)距離。使用中的省力效果決定于承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。2.2. 省力特點(diǎn)：用滑輪組提起重物時(shí)，動(dòng)滑輪上有幾段繩子

5、承擔(dān)物重，提起物體的力就是一1物重的幾分之一。可用公式表示為：F = G物。n說明：上面的公式是忽略了動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦得出的結(jié)果，若動(dòng)滑輪重不能忽略， 則公式變化為：F總二（G物G動(dòng)）。n n考題中常見滑輪組。（三）-:-1.1.輪軸：由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成，輪軸的實(shí)質(zhì)也可看做是杠桿的變形。輪的半徑為 R,R,軸的半徑為 r r。動(dòng)力施加在輪上，阻力施加在軸上，根據(jù)杠桿平衡條件就有：RR= F2r，由于R r，所以F,：F2，使用輪軸省力，也能改變力的方向，但要費(fèi)距離。3 3 / / 4 4生活中的輪軸圖片或小視頻及簡介。2.2.斜面：斜面是一種可以省力，但費(fèi)距離的簡單機(jī)械。如圖4 4,當(dāng)

6、斜面高度 h h 一定時(shí),斜面越長越省力。如果忽略摩擦，理想情況下的斜面公式為：Fl =Gh。14 4 / / 4 4生活中的斜面圖片或小視頻及簡介，如盤山公路。二、機(jī)械效率（一）有用功和額外功1.1. 有用功：為了達(dá)到工作目的必須做的有用的功，用W有表示。比如提水上樓，對水做的功就是有用功。2.2. 額外功：人們?yōu)檫_(dá)到工作目的時(shí)， 對完成工作無意義， 卻又不能不做的那部分功，叫 做額外功，用W額表示。提水上樓時(shí)，對桶做的功就是額外功。常見做額外功的幾種原因：（1 1）提升物體時(shí)，克服機(jī)械自重、容器重力等做的功，比如提水時(shí)克服桶重做的功；（2 2）克服機(jī)械的各部分之間的摩擦所做的功，比如使用滑

7、輪組提升重物時(shí)，克服輪與軸之 間的摩擦、繩子與輪之間的摩擦所做的功。3.3. 總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示。總功、有用功和額外功之間的關(guān)系為：W總二W有，W額。總功是使用機(jī)械時(shí)，作用在機(jī)械上的動(dòng)力所做的（二）機(jī)械效率說明：（1 1）機(jī)械效率是有用功與總功之比，它只有大小沒有單位。由于額外功總是存 在的，所以有用功總是小于總功，機(jī)械效率總是小于1 1，通常用百分?jǐn)?shù)表示。（2 2）機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素決定，分析機(jī)械效率高低時(shí)，不能只考慮一個(gè) 因素。當(dāng)總功一定時(shí)，有用功越多，或額外功越少，機(jī)械效率越高；當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械 所做的總功越少，或額外功越少，機(jī)械效

8、率越高；當(dāng)額外功一定時(shí)，總功越多，有用功所占 比例越大，機(jī)械效率越高。（3 3）機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械性能好壞的一個(gè)主要參數(shù)，機(jī)械效率越高，性能越好。（4 4）機(jī)械效率高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體被提升的高度無關(guān)。（5 5）機(jī)械效率不是固定不變的。同一機(jī)械在不同的做功過程中，其機(jī)械效率往往會(huì)不 同。2.2.機(jī)械效率的測量：（1 1）滑輪組機(jī)械效率：實(shí)驗(yàn)過程中，必須勻速提升鉤碼，且在提升過程中讀取測力計(jì)1.1.機(jī)械效率：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。寫成公式為:W有心、5 5 / / 4 4示數(shù)。結(jié)論：同一滑輪組的機(jī)械效率不是固定不變的，與被提升的物重有關(guān)，物重增大，機(jī) 械效率增大；還跟

9、動(dòng)滑輪重有關(guān)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低；另外機(jī)械效率還與摩擦、繩 重等因素有關(guān)。（2 2）斜面機(jī)械效率：拉動(dòng)小車時(shí)拉力沿著斜面，且使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。結(jié)論：斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，還與物體與斜面之間的摩擦力有關(guān)。斜面越陡，機(jī)械效率越高；摩擦力越大，機(jī)械效率越低。方法總結(jié)1.1.滑輪組確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n n 的方法：用手按住滑輪組的定滑輪部分，數(shù)一數(shù)與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)有多少，它就是承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n n。W有2.2.計(jì)算機(jī)械效率時(shí)，公式有對于滑輪組不同情況下的表達(dá)式總結(jié)：W總總、W有G物h G物有 物 物;如果不計(jì)繩重和摩擦，機(jī)械效率W總Fs nF總、（2 2）用滑輪組水平拉動(dòng)物體勻速前進(jìn)時(shí)，其機(jī)械效率為：有fs物fs物f