華師大版九年級(jí)上學(xué)期科學(xué)課件第五章-簡(jiǎn)單機(jī)械與功

1、簡(jiǎn)單機(jī)械與功杠桿一.杠桿1.定義：在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。支點(diǎn)(O) ：動(dòng)力(F1) ：動(dòng)力臂(L1)：阻力(F2) ：杠桿繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（方向判斷）從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離阻力臂(L2)：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離F22. 杠桿的五要素杠桿的五要素1. 省力杠桿，費(fèi)距離。F1F2,L1L22. 費(fèi)力杠桿，省距離。F1F2,L1L23. 不省力也不費(fèi)力。F1=F2,L1=L23杠桿的分類F1 F2 OL1 L2人體中的杠桿4.杠桿的平衡條件杠桿的平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力 動(dòng)力臂動(dòng)力臂= 阻力阻力 阻力臂阻力臂F1L1 =F2L2二.滑輪、滑輪組1.滑

2、輪：周邊有槽能繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輪2.分類：定滑輪和動(dòng)滑輪。一）定滑輪定滑輪在工作時(shí)，中心軸固定不動(dòng)。F=G（不計(jì)摩擦）SF=h物實(shí)質(zhì)：等臂杠桿作用：改變施力方向二）動(dòng)滑輪動(dòng)滑輪在工作時(shí)，中心軸固定隨物體移動(dòng)。F=1/2（G動(dòng)+G物）費(fèi)距離SF=2h物實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂等于阻力臂兩 倍的杠桿滑輪組同時(shí)具備定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，既可以省力，又能改變力的方向。但要費(fèi)距離。三）滑輪組三）滑輪組理想情況：F=G/n （不計(jì)摩擦，繩、滑輪重）半理想情況： F=（G+G0）/n（不計(jì)摩擦繩重）（n為繞在動(dòng)滑輪上繩子的 股數(shù)）S繩=nh物V繩=nV物討論：使用這個(gè)滑輪組時(shí)，F(xiàn)用多大的力可以拉動(dòng)物體？FG物G動(dòng)G動(dòng)G定

3、1F =（G物+2G動(dòng)）4三.功1.做功的兩個(gè)要素：作用在物體上的力和物體 在力的方向上通過(guò)的距離2.公式：功=力*距離W=FS3.單位：J（兩個(gè)雞蛋舉高1m，做的功大約是1J）1J=1N.m1瓦特的意義：1、意義：表示做功的快慢2、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)做的功3、計(jì)算公式：P = W / tP = F V4、單位：表示1秒鐘做功1焦耳常用單位： 千瓦 （kw) 兆瓦 （Mw)瓦 （W）（一）功率（一）功率三、比值類甲乙兩同學(xué)進(jìn)行爬桿比賽，爬到桿頂（桿長(zhǎng)相同）時(shí)，甲用10s，乙用9S，若甲乙兩人的體重之比為5：6，則甲乙兩人爬到桿頂做功之比是，甲乙兩人平均功率之比是。5：63：4P比=W比t比W比=

4、G比h比如圖所示的是甲、乙兩物體做功與所用時(shí)間的關(guān)系圖象，由圖象知，甲、乙兩物體做功功率P甲、P乙的大小關(guān)系是（）AP甲P乙BP甲=P乙CP甲P乙D無(wú)法判斷四、圖像類tw甲乙A引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項(xiàng)健身運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)的規(guī)范動(dòng)作是：兩手正握單杠，由懸垂開(kāi)始。上提時(shí)，下顎須超過(guò)杠面；下放時(shí)，兩臂放直，不能曲臂。這樣上拉下放，重復(fù)動(dòng)作，達(dá)到鍛煉臂力和腹肌的目的。陳強(qiáng)同學(xué)能連續(xù)勻速做16個(gè)規(guī)范的引體向上動(dòng)作。課外活動(dòng)小組的同學(xué)現(xiàn)要估測(cè)陳強(qiáng)同學(xué)做動(dòng)作時(shí)的功率。請(qǐng)你說(shuō)出應(yīng)測(cè)量哪些物理量。寫(xiě)出計(jì)算陳強(qiáng)同學(xué)做動(dòng)作時(shí)功率的表達(dá)式。五、實(shí)驗(yàn)類P=Wt16mgLt六、功率的判斷及計(jì)算六、功率的判斷及計(jì)算例1(2

5、008廣東)如圖所示，小明在跑步機(jī)上鍛煉身體設(shè)他在跑步機(jī)上以5ms的速度勻速跑動(dòng)30min，跑動(dòng)的總動(dòng)力為40N求：(1)他在這段時(shí)間內(nèi)相當(dāng)于跑了多少路程? ?(2)他在這段時(shí)間內(nèi)做了多少功?(3)他做功的功率是多少? （1）S=vt=5ms3060s=9000m(2)W=Fs=40N9000m=360000J(3)P=W/t=360000J/1800s=200W2020、一塊水田面積為、一塊水田面積為2400m2400m2 2要灌平均要灌平均0.1m0.1m深深的水。不計(jì)水滲透的損失，求：（的水。不計(jì)水滲透的損失，求：（1 1）所灌水）所灌水的體積；（的體積；（2 2）所灌水的質(zhì)量；（）所灌

6、水的質(zhì)量；（3 3）若這些）若這些水是用水泵水是用水泵( (抽水機(jī)抽水機(jī)) )從距水田從距水田2m2m深的水渠中深的水渠中抽上來(lái)的，水泵至少要做多少功？（抽上來(lái)的，水泵至少要做多少功？（4 4）若水）若水泵的功率為泵的功率為 2.4kw2.4kw，抽這些水要用多長(zhǎng)時(shí)間，抽這些水要用多長(zhǎng)時(shí)間？（？（水水1.0 x101.0 x103 3kg/mkg/m3 3,g=10N/kg),g=10N/kg)已知：已知：S= 2400m2 2,h10.1m，h22mP2.4 kw2400 w求：（1）V=? （3）m？（3）W=? （4）t？判斷使用定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)判斷使用定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)例1如圖5

7、所示健身運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體A的質(zhì)量為4kg，滑輪摩擦不計(jì)。當(dāng)向下擺動(dòng)腳腕使細(xì)繩拉著物體A緩慢（勻速）提升時(shí)，腳腕對(duì)細(xì)繩拉力的方向在改變、大?。ㄟx填“也改變”或“不變”）。若2.4s內(nèi)腳腕將A物體勻速提起0.3m，則對(duì)物體A所做的功為J，功率為W。圖5A不變125機(jī)械效率1.有用功：為達(dá)到目的必須做的功2.額外功：為達(dá)到目的不需要做但不得不做的功3.總功：為達(dá)到目的實(shí)際做的功 W總= W有+W額4.機(jī)械效率：有用功與總功的比值= W有/ W總4、機(jī)械效率有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率。公式：總有用WW?W有Gh提升物體W總FSW總FS?W有fS物水平移動(dòng)W總 FLW有Gh（二）機(jī)械效率FnGWWs

8、FW?FsGhJ2160m18N120總有總?FnfWWsFW?繩物總有總FsfsJ2160m18N120?提升物體提升物體? 水平移動(dòng)水平移動(dòng)提高滑輪組機(jī)械效率的方法：（1）增大物重；（2）減小動(dòng)滑輪重；（3）減小繩重及摩擦5、機(jī)械效率公式：總有用WW?SFhG?額外有用有用WWW?總額外總WWW ?關(guān)于滑輪組的機(jī)械效率關(guān)于滑輪組的機(jī)械效率?同一個(gè)滑輪組提起不同重力的重物時(shí)，重物的重力越大，機(jī)械效率越高?不同的滑輪組提起相同重力的重物時(shí)，滑輪組中動(dòng)滑輪的重力越大，機(jī)械效率越低1.實(shí)驗(yàn)器材：2.要測(cè)的物理量：3.操作注意點(diǎn)：豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)4.相同的滑輪組，繞繩方法雖不同，當(dāng)提升相同

9、的重物時(shí)，機(jī)械效率是相同的；用同樣的滑輪組提升不同的重物，重物越重滑輪組的機(jī)械效率越大W有=Gh(h為重物提升高度）W總=FS(S為繩子自由端的伸長(zhǎng)）W額=G動(dòng)hS=nh(n為吊著動(dòng)滑輪的繩子段數(shù)）測(cè)滑輪組機(jī)械效率探究活動(dòng)G動(dòng)W有用GhW總s若不計(jì)拉線質(zhì)量和滑輪軸間摩擦，則：W額外 G動(dòng)h滑輪組的機(jī)械效率：W有用W總100%Ghs100%Gn100%測(cè)滑輪組的機(jī)械效率GG+ G動(dòng)1.實(shí)驗(yàn)器材：2.要測(cè)的物理量：3.機(jī)械效率表達(dá)式:GhGh+ G動(dòng)h例例1.（2008樂(lè)山）探究樂(lè)山）探究“斜面的機(jī)械效率斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組提出了某實(shí)驗(yàn)小組提出了“斜面

10、的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)”的的猜想猜想? 下表是該小組根據(jù)此猜想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)：下表是該小組根據(jù)此猜想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)：? 請(qǐng)將表格中空格處的數(shù)據(jù)填寫(xiě)完整；請(qǐng)將表格中空格處的數(shù)據(jù)填寫(xiě)完整；? 由表格小明得出由表格小明得出“斜面越陡機(jī)械效率越高斜面越陡機(jī)械效率越高”的結(jié)論，要得到此的結(jié)論，要得到此結(jié)論需要控制不變的因素有：結(jié)論需要控制不變的因素有：? _? _? _? 分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可推知：高度相同的斜面，越長(zhǎng)越分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可推知：高度相同的斜面，越長(zhǎng)越_（填（填“省力省力”或或“費(fèi)力費(fèi)力”）；斜面在我們生活中的）；斜面在我們生

11、活中的應(yīng)用有應(yīng)用有_（只寫(xiě)出一條即可）。（只寫(xiě)出一條即可）。80%1.5J小車(chē)重斜面長(zhǎng)度斜面粗糙程度省力盤(pán)山公路例2：某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置分別如圖甲、乙、丙所示。(1)比較第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率越。(2)第3次實(shí)驗(yàn)中所做的有用功是J，機(jī)械效率是_。(3)第3次實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)比第2次實(shí)驗(yàn)多，動(dòng)滑輪自重增大，對(duì)動(dòng)滑輪所做的額外功(選填“增大”或“減小”)，因而，由第2、3次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪自重大小有關(guān)。(4)綜合上述結(jié)論，提高機(jī)械效率的方法有增大有用功，額

12、外功(選填“增大”或“減小”)。大0.4727增大減小例7.某同學(xué)準(zhǔn)備做“測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)，選擇器材有：彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、鐵架臺(tái)、定滑輪、動(dòng)滑輪各一個(gè)、一根足夠長(zhǎng)的細(xì)繩。（1）他所選的器材少了 _（2）補(bǔ)足器材后，該同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)際操作A將滑輪組安裝在鐵架臺(tái)上，在滑輪組下方掛好鉤碼，在細(xì)繩的一端系住彈簧測(cè)力計(jì)B記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的起始位置C.向上提起彈簧測(cè)力計(jì)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D測(cè)量出鉤碼提升的高度和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離E.將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表格中，并進(jìn)行必要的計(jì)算。上述步驟中，有一項(xiàng)需要做出重要補(bǔ)正，該項(xiàng)需補(bǔ)正的內(nèi)容是例題選解刻度尺C 步驟中，勻速向上提起彈簧測(cè)力計(jì)例題選解(

13、3)補(bǔ)正后，按正確的操作方法完成了實(shí)驗(yàn)，并記錄了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)幫助完成下表：滑輪組組成 鉤碼重G/N鉤碼升高h(yuǎn)/m彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N繩子自由端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率率一個(gè)定滑輪一個(gè)動(dòng)滑輪0.30（4）根據(jù)該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，請(qǐng)將滑輪組的組裝情況在圖中畫(huà)出判斷：判斷：下面說(shuō)法中是否正確1有用功越多，機(jī)械效率越高2額外功越少，機(jī)械效率越高3物體做功越慢，機(jī)械效率越低4做總功越多，機(jī)械效率越低5做相同的有用功，額外功越少，機(jī)械效率越高6做相同的總功時(shí)，有用功越多，機(jī)械效率越高7用不同的滑輪組，做的有用功相同時(shí)，機(jī)械效率一定相同8因?yàn)橛杏霉傂∮诳偣?，所以機(jī)械效率總小于19

14、做的額外功一定時(shí)，總功越少，機(jī)械效率越高10有用功在總功中占的比例越大，機(jī)械效率越高一、有用功、額外功和總功的判斷一、有用功、額外功和總功的判斷?例1、如圖，用滑輪組提升重物時(shí)，重800N的物體在10s內(nèi)勻速上升了lm。已知拉繩子的力F為500N，則提升重物的過(guò)程中( )? A繩子自由端被拉下3 m ? B做的有用功是800 J? C拉力F的功率是80 W ? D滑輪組的機(jī)械效率是60B二、機(jī)械效率的判斷及計(jì)算1. 如圖22所示裝置 ，繩重及摩擦不計(jì)。裝卸工人將重為800N的貨物提至高處，人對(duì)繩的拉力F1為500N，貨物在1min內(nèi)勻速上升了5m。（1）請(qǐng)?jiān)趫D上畫(huà)出繩子的繞法；（2）求滑輪組的

15、機(jī)械效率；（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。G圖222如圖17所示，小馮分別用甲、乙兩滑輪把同樣的桶從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為W1，機(jī)械效率為1；用乙滑輪所做的總功為W2，機(jī)械效率為2，若不計(jì)繩重及摩擦，則AW1=W2，1=2 BW1=W2，12CW12 DW1W2，12 3 3、小馬用如圖所示的滑輪組抬高重5N的小車(chē)，若不考慮摩擦和繩重，請(qǐng)你計(jì)算下列問(wèn)題：（1 1）若不計(jì)動(dòng)滑輪重，繩子自由端彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)多大？（2 2）若考慮動(dòng)滑輪重量，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是2.5N，該滑輪組的機(jī)械效率多大？（3 3）當(dāng)動(dòng)滑輪總重超過(guò)多少時(shí)，使用該滑輪組提該小車(chē)不

16、再省力？機(jī)械能一、能量：一個(gè)物體能夠?qū)α硪粋€(gè)物體做功，我們就稱這個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱能 。做功越多，表示這個(gè)物體的能量越大。機(jī)械能分類：動(dòng)能機(jī)械能重力勢(shì)能?勢(shì)能彈性勢(shì)能二、動(dòng)能(E)：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。（大小表現(xiàn)在它對(duì)其他物體所能做的功的大?。?。例：飛行的飛機(jī)、運(yùn)動(dòng)的錘子、行駛的汽車(chē)、運(yùn)行中的列車(chē)、跑動(dòng)著的運(yùn)動(dòng)員、飛行中的子彈頭、滾動(dòng)著的鋼球、運(yùn)行中的人造地球衛(wèi)星。問(wèn)題：動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)探究1 ：猜想與假設(shè)：可能與物體和有關(guān)質(zhì)量 大小速度大小設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：控制變量法一、研究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)質(zhì)量速度小車(chē)被推的遠(yuǎn)近1相等2二、研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)速

17、度質(zhì)量小車(chē)被推的遠(yuǎn)近1相等2小近大遠(yuǎn)小近大遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動(dòng)能（E）與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)質(zhì)量越大、速度越大，物體具有的動(dòng)能越大。三、勢(shì)能1、重力勢(shì)能：因被舉高而能夠做功的物體所具有的能量物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢(shì)能越大。2、彈性勢(shì)能：當(dāng)彈性物體被拉伸、壓縮或彎曲時(shí)所具有的能量彈性形變程度越大， 彈性勢(shì)能越大四、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化1、學(xué)生活動(dòng)1：觀察滾擺實(shí)驗(yàn)。注意：事先在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志，觀察顏色標(biāo)志，可以判斷擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。實(shí)驗(yàn)的做法：將線一端高高固定，另一端繞完擺輪軸使輪上緣貼緊固定處，輕放擺輪，觀察擺輪的運(yùn)動(dòng)。 （點(diǎn)擊按鈕參考課件實(shí)驗(yàn)1）重點(diǎn)梳理? 1、叫杠桿，杠桿的五要素是指，杠桿的平衡條件是；杠桿分為。? 2、叫滑輪；滑輪分為。? 3、定滑輪的特點(diǎn)是；實(shí)質(zhì)是。動(dòng)滑輪的特點(diǎn)是；實(shí)質(zhì)是?；喗M的特點(diǎn)有。? 4、叫功，功的計(jì)算公式是；國(guó)際單位是；做功的兩個(gè)必要條件是。? 5、叫功率；功率的計(jì)算公式是；國(guó)際單位是；? 6、估測(cè)上樓功率要測(cè)量的物理量有。? 7、叫機(jī)械效率；機(jī)械效率的計(jì)算公式是；提高機(jī)械效率的方法有。在力的作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂F1L1=F2L2省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿周邊有槽能繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的