功和機械能及簡單機械復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

1、第& 9講功、功率、機械能、簡單機械、機械效率復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案【知識點梳理】一、功（機械功）：1、 力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在 力的方向上通過 的距離。2、不做功的三種情況： 有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。舉例：某同學(xué)踢足球，球離腳后飛出10m遠，足球飛出10m的過程中人不做功。（原因是足球靠慣性飛出）。3、 力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：W=Fs4、 功的單位：焦耳,1J= 1N m 。把一個雞蛋舉高1m，做的功大約是 05J 。5、 應(yīng)用功的公式注意：分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；公式中 s一定是在

2、力的方向上通過的距離，強調(diào)對應(yīng)。功的單位“焦”（牛米=焦），不要和力和力臂的乘積（牛米，不能寫成"焦”）單位搞混。二、功率：1、定義： 單位時間里完成的功。2、物理意義： 表示做功快慢的物理量。W3、公式：P =三P = Fv4、單位：主單位 W 常用單位 kW、MW、馬力 換算：1kW=103W, 1MW=10 6W, 1馬力=735W 某小轎車功率 66kW 它表示： 小轎車1 s內(nèi)做功66000J5、機械效率和功率的區(qū)別：功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢，即單位時間內(nèi)完成的功；機械 效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功。三、機械能（一）動能

3、和勢能1、能量： 一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能理解：能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量。 一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”如:2、知識結(jié)構(gòu):動能定其大小的因素:山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功。也不一定要做功。定義：物體由于運動而具有的能量越大,物體越大、決定其大小的因素:重力 勢能動能就越大定義：物體由于被舉高而具有的能量 。物體越大、舉得越大，重力勢能就越大決定其大小的因素:彈性.勢能定義：發(fā)生形變的物體具有的能量 。物體彈性形變越大，彈性勢能 就越大 猜想：動能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān) ; 實驗研究：研

4、究對象： 小鋼球 方法：控制變量；如何判斷動能大?。嚎葱′撉蚰芡苿幽究煲苿泳嚯x的多少（轉(zhuǎn)換法）如何控制速度不變：使鋼球從冋一咼度滾下，則到達斜面底端時 速度大小相冋；如何改變鋼球速度：使鋼球從不同同咼度滾下； 分析歸納：保持鋼球質(zhì)量不變時定性結(jié)論：運動物體質(zhì)量相同時；速度越大動能越大;保持鋼球速度不變時定性結(jié)論：運動物體速度相同時；質(zhì)量越大動能越大； 得出結(jié)論：物體動能與質(zhì)量和速度有關(guān)；速度越大動能越大，質(zhì)量越大動能也越大。物體質(zhì)量m/kg1速度 v/(m.s -)動能E/J牛約600約0.5約75中學(xué) 生約50約6約900練習(xí)：右表中給出了一頭牛漫步行走和一 名中學(xué)生百米賽跑時的一些數(shù)據(jù)：分

5、析數(shù) 據(jù)，可以看出對物體動能大小影響較大的是 速度你判斷的依據(jù):人的質(zhì)量約為牛的1/12，而速度約為牛的 12倍此時動能為牛的 12倍，說明速度對動能影響更大4、機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。理解：有動能的物體具有機械能；有勢能的物體具有機械能；同時具有動能和勢能的物體具有機械能。（二）動能和勢能的轉(zhuǎn)化1、知識結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)化彈性勢能動能勢能轉(zhuǎn)化1-重力勢能#2、動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律 質(zhì)量一定的物體，如果 加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能; 質(zhì)量一定的物體，如果 減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能; #3、動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律： 如果一個物體減

6、速（動能減小）轉(zhuǎn)化為彈性勢能； 如果一個物體加速（動能增大），而另一個物體的彈性形變變大（彈性勢能增大），而另一個物體的彈性形變變?。◤椥詣菽軠p?。?，則動能，則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。#4、動能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析：首先分析 決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大 如果除重力和彈力外沒有其他 外力做功（即：沒有其他形式能量補充或沒有機械能損失），則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機械能不變。題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失一一機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。

7、（三）水能和風(fēng)能的利用 仁知識結(jié)構(gòu)：.攔河筑壩I、，發(fā)電 冰能海水潮汐J 機械能的Y直接做功天然資源風(fēng)能2、水電站的工作原理：利用 高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，水的一部分動能轉(zhuǎn)移到 水輪機，利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能。練習(xí)：水電站修筑攔河大壩的目的是什么？大壩為什么要設(shè)計成上窄下寬？答：水電站修筑攔河大壩是為了提高水位，增大水的重力勢能，水下落時可以轉(zhuǎn)化為更多的動能，通過發(fā)電機就能轉(zhuǎn)化為更多的電能。四、杠桿1、定義：在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。說明：杠桿可直可曲，形狀任意。 有些情況下，可將杠桿實際轉(zhuǎn)一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。杠桿上。2、五要素組成杠

8、桿示意圖。 支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。用字母0表示。 動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母 Fi表示。 阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母F2表示。 說明 動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向 相反（反向旋轉(zhuǎn)）動力臂：從支點到動力作用線的距離。用字母li表示。阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。用字母12表示。*畫力臂方法：（一找支點、二畫線、三連距離、四標代號）找支點0;畫力的作用線（虛線）：畫力臂（虛線，過支點垂直力的作用線作垂 線）； 標力臂（大括號和字母代號）。3、探究究杠桿的平衡條件實驗： 杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動 。 實驗前：應(yīng)調(diào)節(jié) 杠

9、桿兩端的螺母， 使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是:可以方便的從杠桿上量出力臂。 這時杠桿的重心位于支點上，杠桿自身重力的力臂為0. 結(jié)論：杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是：動力X動力臂=阻力X阻力臂 。寫成公式 Fili=F2l2也可寫成：Fi / F2=l2 / 11補充點：（1）實驗探究時應(yīng)注意： 要通過乘除找關(guān)系.不同單位的物理量不能相加減；實驗結(jié)論要具有普遍性，防止實驗次數(shù)太少而得出的結(jié)論具有偶然性;不得人為設(shè)置特殊實Fi的方向開始加速轉(zhuǎn)動（3）注意：杠桿是否平衡，關(guān)鍵是由 力與力臂的乘積 來決定，不是僅看力或者力臂的大小。4、應(yīng)用:名稱結(jié)構(gòu)特征特點應(yīng)用舉例省力動力臂 大于阻力臂省力

10、、撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、杠桿費距離鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力動力臂 小于阻力臂費力、縫紉機踏板、起重臂杠桿省距離人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂動力臂等于阻不省力天平，定滑輪杠桿力臂不費力說明：判斷杠桿是省力杠桿還是費力杠桿的兩種方法：（1）根據(jù)該杠桿要起到的作用。需要省力的是省力杠桿，需要省距離的是費力杠桿；（2）根據(jù)該杠桿的力臂大小動力臂大于阻力臂的是省力杠桿，動力臂小于阻力臂的是費力杠桿。5、杠桿問題解題指導(dǎo): （1）分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖；弄清受力與方向和力臂大?。蝗缓蟾鶕?jù)具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。（如：杠桿轉(zhuǎn)動時施加

11、的動力如何變化，沿什么方向施力最小等。）（2）解決杠桿平衡時動力最小問題：此類問題中阻力X阻力臂為一定值，要使動力最小, 須使動力臂最大，要使動力臂最大需要做到 在杠桿上找一點，使這點到支點的距離最遠動力方向應(yīng)該是過該點且和該連線垂直的方向。五、滑輪1、定滑輪：定義：中間的軸固定不動的滑輪 。實質(zhì)：定滑輪的實質(zhì)是：等臂杠桿特點：使用定滑輪 不能省力但是能改變動力的方向Fi 對理想的定滑輪（不計輪軸間摩擦）F=G 繩子自由端移動距離 S = h重物移動的距離2、動滑輪:定義：實質(zhì):和重物一起移動的滑輪。（可上下移動，也可左右移動） 動滑輪的實質(zhì)是：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。特點:使用動滑輪能

12、省一半的力，但不能改變動力的方向。 理想的動滑輪（不計軸間摩擦和動滑輪重力=）則：拉力F=1F= 2 （G 物 +G 動）Fi12只忽略輪軸間的摩擦而考慮動滑輪的重，則繩子自由端移動距離 s=2h3、滑輪組定義：定滑輪、動滑輪組合成滑輪組 特點：使用滑輪組既能省力又能改變動力的方向。 理想的滑輪組（不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力）拉力F= G /n 。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F= 1/ n （G物+G動）繩子自由端移動距離 s=nh （s為繩子自由端移動的距離，h為動滑輪移動的距離）#滑輪問題規(guī)律總結(jié)：（1） 滑輪組上承擔(dān)阻力的繩子的段數(shù)為n.即直接繞掛在動滑輪上繩子的段數(shù)。（2） 對于定滑

13、輪n=1 動滑輪n=2 滑輪組n是大于或等于2的自然數(shù)。當(dāng)n為偶數(shù)時，n=2N，繩子起端在定滑輪掛鉤上。（偶定）當(dāng)n為奇數(shù)時，n=2N+1,繩子起端在動滑輪掛鉤上。（奇動）其中N為動滑輪的個數(shù)，同一滑輪組中動定滑輪的個數(shù)相差不超過1（3）距離關(guān)系：s=n h 速度關(guān)系：v繩=nv動（4）力的關(guān)系 F = F阻/ n （不計繩重和滑輪上的摩擦）滑輪組豎直放置 時 F =（ G物+G動）/ n若不計滑輪重 時F =G物/ n滑輪組水平放置 時 F = f/ n （f為動滑輪連著的物體受到的摩擦力）（5）確定n的方法 觀察法：數(shù)出繞掛在動滑輪上的繩子的段數(shù)。若最后一段繩子是從動滑輪出來的，此段計入n

14、;若最后一段繩子是從定滑輪出來的，此段繩子不計入n。G總f 計算法：方法一：n = s / h 方法二：n = f 或者 n = F（G總、f為滑輪組承受的總重或水平阻力，F(xiàn)為滑輪組上繩子能承受的最大拉力六、機械效率：1、有用功：定義： 對人們有用的功。公式：W有用二Gh （豎直方向提升重物） W有用=W 總一W額 W有用=n W總2、額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功公式：W額=W總一W有用 滑輪：W =G動h （忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組） 斜面：W額=f L （f為斜面上的阻力）3、 總功：定義：有用功加額外功或動力所做的功公式：W總=W有用+ W額 W總=W有用/n滑輪：W總

15、=Fs斜面： W 總=fL+Gh 或 W =FLW 有4、機械效率： 定義：有用功跟總功的比值。 公式：n = W總 有用功總小于總功，所以機械效率總小于1。通常用 百分數(shù) 表示。某滑輪機械效率為60%表 示有用功占總功的 60%。 提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。5、機械效率的測量:原理:_ _Gh n = FLW 有用W總=GhFS應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度 h、拉力F、繩的自由端移動的距離 步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。 結(jié)論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：A動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。B提升重物越重

16、，做的有用功相對就多。C摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。豎直方向使用的滑輪組：物重一定時，動滑輪重力越小，機械效率越高。動滑輪重力一定時，物重越大，機械效率越高。*5、機械效率歸納斜面：=-Gh_n FL滑輪：豎直方向 使用n= Gh/Fs n= G/nF 當(dāng)不計滑輪重及滑輪上摩擦?xí)rn= G/（G+G動）水平方向使用 n= "nF （f為動滑輪連著的物體受到的摩擦力）七、功的原理：1、內(nèi)容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功；即：使用任何機械都不省功。2、 說明：（請注意理想情況功的原理可以如何表述？） 功的原理是一個普遍的結(jié)論，對于任何機械都適用。 功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須 費力，既省力又省距離 的機械是沒有的。 使用機械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。 我們做題遇到的多是理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）理想機械：使用機械時，人們所做的功（FS）=直接用手對重物所做的功（Gh）3、應(yīng)用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵從 功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh其中：F:沿斜面方向的推力：L :斜面長：G :物重：h:斜面高度。如