专题03 功和简单机械（期末复习课件）八年级物理下学期新教材人教版

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1. 分值占比：期末占15～22 分，作图、实验、计算大题集中，是八下压轴核心板块。2. 考查重点：做功判断、功和功率计算、机械能转化、杠杆作图与平衡条件、滑轮组规律、机械效率实验与综合计算。3. 高频易错：混淆是否做功、力臂画错、滑轮组绳子段数数错、有用功总功分不清、机械效率公式乱用。4. 命题方向：结合生活实际、杠杆动态变化、滑轮组综合计算、机械效率探究实验为主。
1. 杠杆：（1）定义：一根硬棒，在 的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。（2）杠杆五要素
2. 杠杆的平衡条件（1）杠杆的平衡：当杠杆处于 或绕支点 转动时，我们就说杠杆平衡了。（2）杠杆的平衡条件： __ 。用字母表示： ，这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。3.探究杠杆的平衡条件常考考向（1）支点位置选择：杠杆的 ；以避免 对实验产生影响（2）使用前调节杠杆平衡,使其在水平位置静止的方法：调节 ，左高 调，右高 调（实验过程中不能调平衡螺母）
动力×动力臂=阻力×阻力臂
（3）调节杠杆在水平位置平衡的原因：可以在杠杆上直接 。（4）杠杆平衡的判断：杠杆 或 转动（5）用弹簧测力计代替钩码提供动力的好处：可以直接测出 的大小；可以提供 的力（6）弹簧测力计从竖直拉变成斜着拉,弹簧测力计示数的变化： _ ____________________ 。（7）多次实验的目的： _____ 。
寻找普遍规律，避免偶然性
1.定滑轮、动滑轮、滑轮组（忽略绳重、轮重及摩擦）
2.其他简单机械（1）斜面 定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面，斜面是一种省力的简单机械。 一般斜面高度一定时，斜面长度越长，越省力。例如，骑自行车上坡时走“S”形线路更容易上坡。这是坡高一定的情况下，通过增加斜面的长度达到更省力的效果。 应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹等。
（2）轮轴 定义：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。 实质：连续转动的杠杆。 应用：汽车方向盘、门把手、扳手等。
1. 杠杆力臂作图（1）画力臂的方法：一找支点、二画线、三连距离、四标注① 找支点O；②画动力和阻力的作用线（虚线）；③画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；④做标注（用字母注明动力臂或阻力臂）。
注意：最长力臂是指支点到端点的最长距离。
1. 功（1）定义：如果一个 作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段 ，就说这个力对物体做了功。（2）做功的两个必要因素：一个是作用在物体上的 ；另一个是物体在力的 上移动的距离。（3）三种不做功的情况：有距离无 （不劳无功）；有力无 （劳而无功）；力与移动方向 （垂直无功）。
2.功的计算（1）概念：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 。（2）公式： ，F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。变形式：求力 ；求距离 。（3）单位： ，简称 ，符号 。1J= N·m。
1.功率（1）定义： 与做功所用 之比叫做功率。（2）表达式： 。变形式： ， 。（3）单位及换算： ，简称 ，符号 ，1W= J/s。常用单位有kW，1kW= W。（4）拓展公式：当物体在力F的作用下，沿力F的方向以速度v做匀速直线运动，可得功率计算公式 。其中速度的单位必须是m/s。
1. 三种简单机械的有用功、额外功和总功
2. 三种简单机械的机械效率总结如下：
2．机械能守恒大量研究结果表明，如果只有 和 相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和 ，或者说，机械能是____的。
分析机械能转化问题时，首先明确研究对象所处的运动过程，确定过程中物体的质量、速度和高度的变化，从而判断动能和重力势能的大小变化：质量不变时，速度增大则动能增大，速度减小则动能减小；高度增加重力势能增大，高度降低重力势能减小，减小的能量会转化为增大的能量，若题目说明不计空气阻力、摩擦，则机械能总和保持不变。
【典例1】（24-25八年级下·甘肃临夏·期末）如图所示，一个用轻质细绳悬挂的小球在竖直平面内来回摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，其中A、C两点的高度相同，B点为最低点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．小球运动到A点时重力势能为零B．小球从B点运动到C点，高度增加，重力势能减小C．小球运动到B点时动能为零D．小球在从A点向B点运动的过程中，其速度变大，动能变大
运用杠杆平衡公式计算时，要先找准支点，明确动力、阻力的大小和对应的力臂，注意力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是支点到作用点的直线距离，整理数据后代入杠杆平衡条件公式推导计算即可，若存在多个力作用在杠杆上，平衡条件满足“所有动力与动力臂乘积之和等于所有阻力与阻力臂乘积之和”。
【典例2】（24-25八年级下·湖北咸宁·期末）如图甲，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具—桔槔，其简化示意图如图乙所示，该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。
(1)不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当________（选填“靠近”或“远离”）支点O；
解决杠杆动态平衡问题，首先明确题目中哪些量不变、哪些量变化：一般阻力（多为物体重力）不变，关键是判断阻力臂和动力臂的大小变化，再结合杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂分析动力的变化情况，不要凭直觉判断，要紧扣力臂的变化推导结论。
【典例3】（24-25八年级下·山东济南·期末）如图所示，杠杆OA的B点挂有一重物，其A端通过绳子与圆弧形轨道PQ上的圆环M相连，且A点与圆弧形轨道的圆心重合。在将圆环M从P点缓慢滑至Q点的过程中，杆OA始终在水平位置保持静止，此过程中绳子对A端拉力的大小将（　　）A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先减小后增大 D．先增大后减小
【详解】杠杆A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平，且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，当滑环M从P点逐渐滑到Q点的过程中，杠杆始终处于水平位置。物体的重力不变，则阻力不变，阻力臂也不变；当MA垂直于OA时，拉力的力臂最大，则滑环M从P点逐渐滑到Q点的过程中，拉力的力臂先变大后变小。由杠杆平衡条件可知，绳子对A端的拉力先变小后变大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
【典例3】（24-25八年级下·福建泉州·期末）如图所示，用所示杠杆提升重物，杠杆质量忽略不计，画出能使杠杆保持平衡的阻力臂及动力最小时动力F1的示意图。
滑轮组绕线时，若要求拉力最小，应让更多的绳子段数承担物重，绳子段数n等于动滑轮个数的2倍或2倍加1，最终绳子自由端方向要符合使用者的站立位置要求，站在地面拉物体时自由端需向下，从地面向上依次绕动滑轮、定滑轮；若要求拉力方向向上拉动物体，则绳子自由端从动滑轮引出即可（即从外向里绕）。
【典例5】（24-25八年级下·四川资阳·期末）如图，小明站在地面上，他想用尽可能小的力提升水桶。请你帮他在图中画出滑轮组绳子的绕法。
斜面机械效率计算的核心是明确三种功的定义：（1）对物体做的有用功等于物体重力乘以斜面高度，（2）拉力做的总功等于拉力乘以斜面长度，（3）额外功是克服摩擦力做的功，等于总功减去有用功，再利用额外功就能计算出斜面受到的摩擦力，不要错误把拉力当成摩擦力来计算。
对于结合杠杆、轮轴等其他装置的机械效率计算，关键还是先明确我们需要的有用功和总功：对目标物体做的功就是有用功，人施加的力做的功就是总功，再结合杠杆平衡条件等相关知识求出对应的力或距离后代入机械效率公式计算即可。
(1)人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为______ kg，此时支点为_______；若 A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装_____ kg的水；
(2)若桶内水质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为_____ J，人做功的功率为_____ W。
这类问题是杠杆和滑轮组结合的复杂机械效率计算，解题时要分模块分析：先对滑轮组进行分析，利用滑轮组的相关公式求出滑轮对杠杆的作用力，再对杠杆进行受力分析，结合杠杆平衡条件求出待求物理量，最后按照机械效率的定义完成计算即可。
【典例9】如图所示，支架OB固定于竖直墙面O点，且可绕O点在竖直面内转动，细绳BC与支架连接于B点，另一端固定在墙上C点，此时支架水平，细绳与支架夹角为30°。滑轮组悬挂于支架A处，OA=2AB，重500N的工人用300N竖直向下的拉力拉动绳子自由端，使重540N的物体M匀速上升。工人与水平地面的接触面积为500cm2，两个滑轮的质量相等，不计支架和细绳重力，不计滑轮组的绳重和摩擦。求：（1）工人对地面的压强；（2）滑轮组的机械效率；（3）细绳BC对支架的拉力。
解：（1）工人静止于水平地面，对工人进行受力分析如图所示:
1．（24-25八年级下·黑龙江佳木斯·期末）关于功和能的关系，下列说法中正确的是（　　）A．具有能的物体一定正在做功B．物体具有的能越大，它做的功就越多C．物体做的功越多，它具有的能越大D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大
2．（24-25八年级下·陕西安康·期末）4月4日至6日，2025年陕西省青少年俱乐部乒乓球联赛第一站在咸阳师范学院体育馆举办。乒乓球离开球拍后上升的过程中，下列有关乒乓球的说法正确的是（   ）A．动能减小，重力势能增大B．动能不变，重力势能增大C．动能增大，重力势能增大D．动能减小，重力势能不变
3．（24-25八年级下·黑龙江鸡西·期末）关于功和功率，下列说法正确的是（　　）A．功率大的机械一定比功率小的机械用时少B．对物体做的功越多，功率一定越大C．功率大的机械一定比功率小的机械做功多D．一台机器的功率是150W，表示这台机器每秒所做的功为150J
5．如图甲所示，盘山公路就相当于一个_________（填机械名称），它能__________（选填“省力”或“省距离”）。图乙和丙是生活中常见的两种开瓶器，其中与盘山公路的力学原理相同的是图__________（选填“乙”或“丙”）。
6. （24-25八年级下·湖南长沙·期末）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆，横杆AB受重力，要使横杆AB保持水平静止，需在A端施加一个力F，请在图中画出最小的F的示意图。
11.（24-25八年级下·湖北咸宁·期末）如图甲，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具—桔槔，其简化示意图如图乙所示，该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。