初中物理滑輪組的解題方法能量功和效率

1、關于初中物理滑輪組的解題方法能量功和效率現(xiàn)在學習的是第一頁，共24頁一、能量守恒定律一、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在此過程中總能量保持不變現(xiàn)在學習的是第二頁，共24頁 幾種能量轉(zhuǎn)化形式：幾種能量轉(zhuǎn)化形式：膠片感光光能轉(zhuǎn)化為化學能激光切割金屬光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能剎車機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能光合作用光能轉(zhuǎn)化為化學能后面的球?qū)⑶懊娴那笞沧吆竺娴那虻囊徊糠謩幽苻D(zhuǎn)移到前面球上熱傳遞內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上現(xiàn)在學習的是第三頁，共24頁功是能量轉(zhuǎn)化的量度，一個力做多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移二、功二、功1做功的兩個必要因素：

2、（1）作用在物體上的力（2）物體在力的方向上通過的距離2公式：W=FSF為物體受到的力，單位為牛頓，NS為物體在力的方向上通過的距離，單位為米，mW為力F作的功，單位為焦耳，J現(xiàn)在學習的是第四頁，共24頁 判斷力是否對物體做功的方法判斷力是否對物體做功的方法根據(jù)做功的兩個必要因素，以下三種情況下力沒有做功：（1）物體沒有受到力的作用如：物體在光滑的水平面上做勻速直線運動，水平方向上不受外力，所以沒有力做功（2）物體受到力的作用，但沒有通過一段距離如：用手推車但沒有推動，車受到力但沒有移動，所以推力不做功（3）物體受到力且通過一段距離，但物體移動的距離和力的方向垂直。如：用手提著瓶子前進移動距離

3、，手對瓶子的拉力與前進的距離方向垂直，該力也不做功現(xiàn)在學習的是第五頁，共24頁1表示做功快慢的物理量，大小等于力F在單位時間內(nèi)做的功，即： P=W / T P的單位為瓦特，W 2比較功率大小的方法 （1）當做的總功大小相等時，所用時間越少，功率越大 （2）當所用時間相等時，做的總功越多，功率越大 （3）當做的總功和時間都不相等時，則通過計算比較功率大小三、功率三、功率現(xiàn)在學習的是第六頁，共24頁 所以司機在上坡時通過換低檔位減速來增大牽引力3計算功率的公式：計算功率的公式：P=FV 由P=W/T，W=FS，S=VT可以推導得到：P=W/T=FS /T=FVT / T=FV由此公式可知：當P恒定

4、不變時，V越大，F(xiàn)越小；V越小，F(xiàn)越大現(xiàn)在學習的是第七頁，共24頁簡單機械總是和力和做功的問題聯(lián)系在一起，初中階段主要研究的簡單機械有杠桿，滑輪，滑輪組，轉(zhuǎn)軸和斜面 四、簡單機械四、簡單機械現(xiàn)在學習的是第八頁，共24頁 一、杠桿一、杠桿1定義：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒（剛體）叫做杠桿2杠桿的七要素：支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點動力作用點：動力的作用點（重心，浮心）阻力作用點：阻力的作用點動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2動力臂：支點到動力作用線的距離L1阻力臂：支點到阻力作用線的距離L2現(xiàn)在學習的是第九頁，共24頁 3畫力臂的方法（1）確定支點（2）畫力的作用線（虛線）（3

5、）過支點畫力的作用線的垂線（標上垂足），即為力臂4動力和阻力的作用效果其中一個力使杠桿繞支點順時針轉(zhuǎn)動，另一個力使杠桿繞支點逆時針轉(zhuǎn)動現(xiàn)在學習的是第十頁，共24頁 1平衡狀態(tài)：靜止或勻速轉(zhuǎn)動2杠桿的平衡條件：動力動力臂=阻力阻力臂（正力矩=反力矩）F1L1=F2L2，F(xiàn)1 / L2=F2 / L1意義：動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之幾3探究F1 / L2=F2 / L1時注意的問題：（1）實驗前要先調(diào)整杠桿兩端的平衡螺母，是杠桿在水平位置平衡（2）在實驗時，不能移動平衡螺母（3）在加減或移動鉤碼時，要是杠桿在水平位置平衡（4）實驗不能只憑一組數(shù)據(jù)得到的結(jié)論，必須在多次實驗的基礎上進

6、行分析杠桿的平衡條件現(xiàn)在學習的是第十一頁，共24頁 杠桿的應用1省力杠桿特點：動力臂大于阻力臂（L1L2），省力費距離實例：鉗子、撬棍、剎車踏板、鍘刀、瓶蓋起子2費力杠桿特點：動力臂小于阻力臂（L1L2），費力省距離實例：鑷子、釣魚竿、縫紉機踏板、人的前臂、理發(fā)剪子、攝影機搖桿等3等臂杠桿特點：動力臂等于阻力臂（L1=L2），不省力也不費力實例：天平、定滑輪現(xiàn)在學習的是第十二頁，共24頁 滑輪1定義和構(gòu)造：周邊有小槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪，叫做滑輪構(gòu)造：框，轉(zhuǎn)軸，帶槽的小輪2分類及特點：滑輪分定滑輪、動滑輪和滑輪組（1）定滑輪：使用時，軸固定不動，不能省力，但能改變力的方向，相當于等臂杠桿（如圖甲

7、所示）（2）動滑輪：使用時，滑輪軸隨重物一起運動，能省一半的力，但不能改變力的方向相當于動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿（如圖乙所示）現(xiàn)在學習的是第十三頁，共24頁 （3）滑輪組：由定滑輪和動滑輪組合成的簡單機械使用時，滑輪和重物的總重力由幾股繩子承擔，每股繩子的受力就為總重力的幾分之幾即：G總=G輪+G物，F(xiàn)=1/nG總且，重物上升h，繩子的自由端拉動距離為S=nh現(xiàn)在學習的是第十四頁，共24頁 斜面也是一種簡單機械，如不計摩擦力，斜面場L是斜面高h的幾倍，勻速把物體沿斜面上推時的推力F就是物重的幾分之幾，即：FL=Gh，F(xiàn)=Gh/L斜面 現(xiàn)在學習的是第十五頁，共24頁 所有的機械只能省力不能省

8、功，即不能省能量現(xiàn)在學習的是第十六頁，共24頁 杠桿最小動力的求解 由杠桿平衡條件可以知道，在阻力和阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力可以越小，所以問題實際上就是找到最大的動力臂一般步驟為：1確定杠桿轉(zhuǎn)動的支點，找到最大動力臂2根據(jù)杠桿的轉(zhuǎn)動情況，確定動力的方向3列力矩平衡方程求解找最大動力臂一般有兩種情況：（1）當力的作用點已知時，最大動力臂就為支點到動力作用點的距離（2）當動力的作用點未知時，則要根據(jù)杠桿的幾何特征求解，如圓上的最遠距離為直徑長，直角三角形的斜邊大于直角邊等現(xiàn)在學習的是第十七頁，共24頁 滑輪組的承重繩子股數(shù)n的確定方法和組裝方法1滑輪組承重繩子股數(shù)的確定方法（1）確定哪

9、些是定滑輪，哪些是動滑輪（2）在定滑輪和動滑輪之間畫一條線，看與定滑輪相連的有幾段繩子，則承重的繩子股數(shù)n就為幾2滑輪組的簡單組裝方法（1）承重繩子股數(shù)n是奇數(shù)時，繩子一端固定在定滑輪的掛鉤上，然后依次穿過各個滑輪（2）承重繩子股數(shù)n是偶數(shù)時，繩子一端固定在動滑輪的掛鉤上，然后依次穿過各個滑輪3計算繩子的最少股數(shù)時，如果出現(xiàn)小數(shù)，四舍五入都要入不能舍如需要32股，則取4股，不取3股現(xiàn)在學習的是第十八頁，共24頁 機械效率1幾個概念有用功：對我們有用的功或?qū)嶋H所需要的功叫做有用功額外功：不需要，但不能避免的額外消耗的功叫做額外功總功：有用功和額外功的總和叫做總功機械功率：有用功和總功的比值叫做某

10、個機械裝置的機械功率即：=W用/ W總100%實際使用機械過程中，機械本身受到重力，機件之間，物體和機實際使用機械過程中，機械本身受到重力，機件之間，物體和機件之間摩擦力總是存在，所以額外功總是存在，機械效率總會小件之間摩擦力總是存在，所以額外功總是存在，機械效率總會小于于1，即達不到，即達不到100%現(xiàn)在學習的是第十九頁，共24頁 滑輪組的機械效率求解 用滑輪組勻速勻速提升重物，或拉物體勻速勻速移動一段距離，有用功：為重物的重力勢能增加量，即：G物H（注意注意不是G總H）或在平面上克服摩擦力做的功fs總功：拉繩子的力與繩子末端前進的距離的乘積，即：FS繩勻速勻速提升重物時，如果提升重物時，如

11、果摩擦力和繩子的重力不計，摩擦力和繩子的重力不計，則則滑輪組的機械效率滑輪組的機械效率小于小于1 1的原因是的原因是動滑輪也存在重動滑輪也存在重力力此時滑輪組的機械效率此時滑輪組的機械效率只與所提升只與所提升重物的重力重物的重力和和動滑輪重力的比值動滑輪重力的比值有關，與有關，與繩子的繞法（即承重繩繩子的繞法（即承重繩子股數(shù)子股數(shù)n n）無關）無關 現(xiàn)在學習的是第二十頁，共24頁 現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共24頁 注意：一般而言，機械效率注意：一般而言，機械效率不是不是恒定不變的，如滑輪組在提恒定不變的，如滑輪組在提升不同重量的物體時，機械效率不同除非題目中升不同重量的物體時，機械效率不同除非題目中指出指出某某個機械的個機械的機械效率不變機械效率不變 現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共24頁 用