簡單機械功和機械能

1、第九章 簡單機械 功和機械能復(fù)習(xí)課件簡單機械 功和機械能杠桿五要素：支點O、動力F1、阻力F2、動力臂L1和阻力臂L2功率平衡條件：動力動力臂=阻力阻力臂分類滑輪：定滑輪、動滑輪和滑輪組功：W=FS定義：表示物體做功快慢的物理量，物體在單位時間內(nèi)完成的功叫功率計算公式：P=W/t機械效率有用功、額外功和總功機械效率定義：有用功占總功的比值公式： =W有/W總（ 1）機械能及其轉(zhuǎn)化動能：物體由于運動而具有的能勢能：物體由于被舉高而具有的能機械能的轉(zhuǎn)化動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化動能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化重力勢能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化考點一考點一 杠桿杠桿 1.1.杠桿：在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的杠桿：在力的作用下

2、繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿硬棒叫杠桿. .3.3.杠桿的平衡條件：動力杠桿的平衡條件：動力動力臂動力臂= =阻阻力力阻力臂阻力臂4.4.杠桿的分類及杠桿的分類及其應(yīng)用其應(yīng)用(1)省力杠桿：省力杠桿： 動力臂大于阻力臂，動力動力臂大于阻力臂，動力小于阻力小于阻力.使用省力杠桿，雖然省了力，但卻使用省力杠桿，雖然省了力，但卻費了動力作用點移動的距離費了動力作用點移動的距離. .(2)費力杠桿：費力杠桿： 動力臂小于阻力臂，動力大于動力臂小于阻力臂，動力大于阻力阻力.使用費力杠桿，雖然費了力，但卻使用費力杠桿，雖然費了力，但卻省了動力作用點移動的距離省了動力作用點移動的距離. .(3)等臂杠桿：等臂

3、杠桿：動力臂等于阻力臂，動力動力臂等于阻力臂，動力等于阻力等于阻力.物理實驗室中，我們使用的天平就物理實驗室中，我們使用的天平就是等臂杠桿是等臂杠桿. .托盤天平托盤天平物理天平物理天平考點二考點二 滑輪和滑輪組滑輪和滑輪組 (1)(1)實質(zhì)：實質(zhì)：定滑輪定滑輪是一個是一個等臂等臂杠桿杠桿. . (1)(1)實質(zhì)：實質(zhì)：動滑輪動滑輪是一個動力臂為阻力是一個動力臂為阻力臂臂兩倍兩倍的杠桿的杠桿. .3.3.滑輪組：定滑輪和動滑輪組合在滑輪組：定滑輪和動滑輪組合在一起使用一起使用. .(1)使用滑輪組的好處：既能省力又可以改變力的方向.(2)特點：使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著，提起物體所用的

4、力就是物重的幾分之幾，即F=G/n(不考慮動滑輪重).如果考慮動滑輪重，則F=1/n（G物+G輪）(3)使用滑輪組費距離：s=nh.考點三考點三 功功拉力使物體升高1.定義：有力作用在物體上，物體在力的作用下沿力的方向移動了一段距離，這個力就對物體做了功.FsFsFF（1 1）物體受到力，但沒有在此力方）物體受到力，但沒有在此力方向上移動距離，即通過的距離為零向上移動距離，即通過的距離為零. .（s=0=0）（2 2）物體沒有受到力，但由于慣性）物體沒有受到力，但由于慣性通過了一段距離，也就是沒有力做功通過了一段距離，也就是沒有力做功. .（F=0=0）（3 3）物體受力方向和物體運動的方）物

5、體受力方向和物體運動的方向垂直向垂直. .（F與與s的方向垂直）的方向垂直） 人舉著杠鈴堅人舉著杠鈴堅持一會兒，舉力持一會兒，舉力做功嗎？做功嗎？F0s0沒有做功（勞而無沒有做功（勞而無功）功）F = 0s 0沒有做功（不勞無沒有做功（不勞無功）功）F 0s 0力的方向力的方向與運動方與運動方向垂直向垂直沒有做功（勞而沒有做功（勞而無功）無功）4.功的計算：功的計算：功等于力和物體功等于力和物體在力的方向上通過的距離的乘在力的方向上通過的距離的乘積，積，即即: 功力功力距離距離 如果用表示力，s表示物體在力的方向上通過的距離，表示力所做的功，則W=Fs.5.功的單位：在國際單位制中，力的單位是

6、牛頓（N）,距離的單位是米（m），功的單位是焦耳(J).JN m6.功的原理：使用機械時，人們所做的功都不會少于不用機械時所做的功，即使用任何機械都不會省功.(1)由功的原理可知：省力的機械費距離，費力的機械省距離，既省力又省距離的機械是不存在的. (2)不計摩擦，功的原理可表述為：人們使用機械所做的功.考點四考點四 功率功率體重不同的他體重不同的他們爬相同的樓們爬相同的樓時，做功相等時，做功相等嗎？做功的快嗎？做功的快慢一樣嗎？慢一樣嗎？1.1.比較做功快慢的比較做功快慢的方法方法 方法一：方法一： W甲甲=W乙乙時，用時間短的時，用時間短的則做功快；則做功快；方法二：方法二： t甲甲= t

7、乙乙時，做功多的則時，做功多的則做功快做功快.2.功率:表示物體做功快慢的物理量.物理學(xué)中，把單位時間內(nèi)完成的功叫做功率.3表達式 功功功功 率率時時 間間WPt 由由W=Fs和和v=s/t可得可得P=Fv.4國際單位：國際單位：瓦瓦特特( (瓦瓦、W) )1W=1J/s 常用單位：常用單位：1 kW= 103 W 1 MW= 106 W考點五考點五 機械效率機械效率有用有用功功實現(xiàn)目的而做的功額外功額外功克服機械自身（如動滑輪、繩子）的重力和摩擦等而做的功總總 功功 動力對機械所做的功即：即：W總總=W有用有用+W額外額外WW 有有總總（1 1）增大提升物體的重力（增大有）增大提升物體的重力

8、（增大有用功）用功）. .（2 2）減小機械本身的重力（減小克服機械重）減小機械本身的重力（減小克服機械重力做的額外功）力做的額外功）. .（3 3）定時潤滑（減小克服機械間的摩擦而做）定時潤滑（減小克服機械間的摩擦而做的額外功）的額外功）. .考點六考點六 機械能及其轉(zhuǎn)機械能及其轉(zhuǎn)化化(1)(1)動能動能：(2)(2)重力勢能重力勢能：(3)(3)彈性勢能彈性勢能： 2. 物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中，如果存在摩擦化，在轉(zhuǎn)化過程中，如果存在摩擦阻力，則機械能會不斷減小，即機阻力，則機械能會不斷減小，即機械能不守恒械能不守恒. 機械能轉(zhuǎn)化機械能轉(zhuǎn)化和守恒

9、定律和守恒定律重點實驗解讀重點實驗解讀 實驗一實驗一 探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件考查要點：考查要點：1.讓支點處于杠桿中央的目的：消除杠桿自身重力對實驗的影響.2.使杠桿在水平位置靜止的目的：方便測出或讀出杠桿的力臂.3.杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)，右高右調(diào).4.實驗進行多次測量的目的：避免實驗數(shù)據(jù)的偶然性，使結(jié)論具有普遍性.5.測力計從豎直拉杠桿變成傾斜拉杠桿時，測力計示數(shù)的變化：會變大，因為拉力的力臂變小了. 6.實驗數(shù)據(jù)分析總結(jié).7.杠桿平衡條件的應(yīng)用.8.實驗結(jié)論：杠桿的平衡條件是動力動力臂=阻力阻力臂. 1.（南平中考）利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件” （1）實

10、驗前，杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向 （選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是可以直接從杠桿上讀出. （2）杠桿平衡后，如圖乙所示，在杠桿B點掛3個相同的鉤碼，可在杠桿的D點掛 個相同的鉤碼，就可使杠桿重新在水平位置平衡 （3）保持B點鉤碼數(shù)量和力臂不變，杠桿在水平位置平衡時，測出多組動力臂l1和動力F1的數(shù)據(jù)，繪制了l1-F1的關(guān)系圖象，如圖丙所示請根據(jù)圖象推算，當(dāng)l1為0.6m時，F(xiàn)1為 N（1）杠桿不在水平位置，左端向下傾斜，右端上翹，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，支點到力的作用點的距離就是力臂，便于測量力臂大??；（2）設(shè)一鉤碼重為G，一格

11、為L，根據(jù)杠桿平衡條件可知：3G4L=FD3L，所以FD=4G，需在D點掛4個鉤碼；F2L2L10.3Nm0.6m（3）由于此題中的阻力和阻力臂不變，據(jù)F1L1=F2L2可知，利用圖象中任意一組數(shù)據(jù)都能得出，F(xiàn)2L2=F1L1=0.1m3N=0.3Nm；故若當(dāng)L1為0.6m時，F(xiàn)1= = =0.5N；（1）右 力臂的大小 （2）4 （3）0.5【解析】【答案】實驗二實驗二 測量滑輪組的機械效率測量滑輪組的機械效率考查要點：考查要點：1.操作要求：勻速拉動彈簧測力計.2.彈簧測力計的讀數(shù).3.總功、有用功和機械效率的計算.4.實驗結(jié)論：同一滑輪組，提升的物體越重，其機械效率越高；提升同一物體，動

12、滑輪的個數(shù)越小，即動滑輪煩人重力越小，滑輪組的機械效率越高；滑輪組的機械效率與滑輪組的繞線方法和重物提升的高度無關(guān). 2（2017年齊齊哈爾）某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實驗裝置如圖所示 （1）實驗中應(yīng)沿豎直方向 緩慢拉動彈簧測力計 （2）小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，你認為他的想法 （選填“正確”或“不正確”），因為她沒有考慮到對滑輪組機械效率的影響 （3）用丁圖裝置進行實驗，得出表中第4次實驗數(shù)據(jù)，請將表中的兩個數(shù)據(jù)填寫完整 （4）通過比較 兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)無

13、關(guān).（填實驗次數(shù)的序號） （5）通過比較 兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高（填實驗次數(shù)的序號） （6）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論： . 【解析】（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計，這樣測力計示數(shù)才等于拉力大??；（2）在彈簧測力計靜止時讀出了數(shù)據(jù)，由于不會克服輪與軸、繩與輪之間的摩擦，所以測力計示數(shù)偏小，他的想法是不正確的；（3）丁圖中，繩子的有效段數(shù)為n=4，繩端移動距離s=nh=40.1m=0.4m，滑輪組的機械效率：=W有/W總 =Gh/Fs 8N0.1m /2.5N0.4m =80%；（4）繩端移動距離與物體升高的高度的關(guān)系

14、為s=nh，所以，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知實驗1、2、3中繩子的有效段數(shù)分別為2、3、3；再結(jié)合鉤碼的重力可知，實驗1、2、3分別是用甲、乙、丙裝置做的實驗，根據(jù)控制變量法，研究同一滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時，要控制提升物體的重力相同、滑輪個數(shù)也相同，只改變繩子的有效段數(shù)，所以應(yīng)比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)；通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)無關(guān)；（5）研究同一滑輪組提升重物時，機械效率與物重的關(guān)系時，要控制滑輪個數(shù)相同、繩子的段數(shù)相同，只改變物體的重力，故通過比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越

15、高；（6）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)，即對應(yīng)的圖丙、圖丁兩裝置，滑輪組不同，提升的重物相同，動滑輪越重機械效率越小，故可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越輕，滑輪組的機械效率越高（不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低） 【答案】（1）勻速 （2）不正確 摩擦 （3）0.4 80% （4）1、2 （5）2、3 （6）不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越輕，滑輪組的機械效率越高（或不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低）真題體驗 1.（2017年連云港）如圖所示，在均勻杠桿的A處掛3個鉤碼，B處掛2個鉤碼，杠桿恰好在水平位置平衡，已知每個鉤碼的質(zhì)量

16、均為50g，若在A，B兩處各加1個鉤碼，那么杠桿 （） A右邊向下傾斜 B左邊向下傾斜 C仍保持水平位置平衡 D無法確定杠桿是否平衡 【解析】（1）如圖所示，每個鉤碼的質(zhì)量為50g，重力為G=mg=0.05kg10N/kg=0.5N，杠桿上每小格的長度假設(shè)為1cm，則FA =0.5N2=1N，LA =1cm2=2cm，F(xiàn)B =0.5N，LB =1cm4=4cm；所以FALA=FBLB（2）在A、B 兩處再各加掛一個50g的鉤碼后，F(xiàn)A=0.5N3=1.5N，F(xiàn)B=0.5N2=1N，LA和LB的長度都不變，則FALA =1.5N2cm=3Ncm，F(xiàn)BLB =1N4cm=4Ncm因為FALAFBL

17、B所以杠桿右邊下傾 【答案】A真題體驗 2.（2017寧波）如圖所示，用同一個動滑輪先后提升同一物體，使物體以相同的速度勻速上升相同的高度，所用的力分別是F甲和F乙，拉力做功的功率分別是P甲和P乙若不計摩擦、動滑輪重和繩重，則F甲與F乙、P甲與P乙之間的大小關(guān)系是 （） AF甲F乙、P甲=P乙 BF甲F乙、P甲P乙 CF甲F乙、P甲=P乙 DF甲F乙、P甲P乙 真題體驗 【解析】由題知，兩裝置都不計摩擦、動滑輪重和繩重，提升物體的重相同，甲圖，拉力作用在動滑輪的軸上，費一倍的力，即F甲=2G；乙圖，拉力作用在繩子自由端，省一半的力，即F乙= G，故F甲F乙，AD錯誤；物體上升的速度相同，則拉力

18、端的速度分別為：v甲= v物，v乙=2v物，甲圖拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G v物=Gv物；乙圖拉力的功率：P乙=F乙v乙= G2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正確，B錯誤. 【答案】C21212121真題體驗 3.（2017年長春）一位同學(xué)正在進行投擲實心球的訓(xùn)練，以下情境中，他對球做功的是 （） A手拿球靜止 B手托球水平勻速直線運動 C將球舉起 D拋出后的球在空中繼續(xù)運動 【解析】手拿球靜止，有力，但球沒有在力的方向上移動距離，故沒有做功，故A錯誤；手托球水平勻速直線運動，有力，但球沒有在力的方向上移動距離，故沒有做功，故B錯誤；將球舉起，有力作用在球上，球在力的方向上通過了一定的距

19、離，故有力做功，故C正確；球飛出去，球由于慣性向前運動，有距離，但沒有對球施加力，沒有對球做功，故D錯誤 【答案】C真題體驗 4.（包頭中考）如圖甲所示，木塊放在水平面上，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊使其做直線運動，兩次拉動木塊得到的s-t關(guān)系圖象如圖乙所示 兩次對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)分別為F1、F2，兩次拉力的功率分別為P1、P2，下列判斷正確的是 （） AFlF2、P1P2 BFl=F2、P1P2 CF1F2、P1=P2 DF1F2、PlP2 真題體驗 【解析】由圖乙可知，木塊兩次都做勻速直線運動，則拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，大小相等，因為同一木塊放在同一桌面上，壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，所以兩次木塊受到的滑動摩擦力相等，故兩次對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)相等，即F1=F2；從圖乙中可以判斷出，第1次木塊的運動速度大于第2次木塊的運動速度，即v1v2，根據(jù)公式P=Fv可知，當(dāng)拉力相等時，速度越大，拉力的功率越大，即：P1P2綜上所述，ACD錯誤，B正確 【答案】B真題體驗 5. (淄博中考) 用如圖所示的滑輪組