第十一章簡單機(jī)械和功教案

第十一章簡單機(jī)械和功課程標(biāo)準(zhǔn)1．通過實驗探究，學(xué)會使用簡單機(jī)械改變力的大小和方向。2．結(jié)合實例認(rèn)識功的概念，知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。3．結(jié)合實例理解功率的概念，了解功率在實際中的應(yīng)用。4．知道機(jī)械功的概念，能用生產(chǎn)、生活中的實例解釋機(jī)械功的含義。5．理解機(jī)械效率。6．了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過程，認(rèn)識機(jī)械的使用對社會發(fā)展的作用。第一節(jié)杠桿一、教材分析重點、難點剖析1．認(rèn)識杠桿杠桿是最基本的簡單機(jī)械。細(xì)心一點，在各種機(jī)械裝置中都能找到杠桿的影子。所謂杠桿，就是一根在力的作用下可繞一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。這里，硬是指受力時形狀的變化很小；棒也不一定是直的，它可以是各種形狀。如馬路邊上垃圾桶的蓋子，我們倒垃圾時掀開垃圾桶的蓋子，它就是一杠桿。杠桿的特征在于轉(zhuǎn)動，因此，辨別杠桿時，關(guān)鍵判斷它能否在力的作用下，繞固定點轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動，則該裝置一定是杠桿。面對實物，面對固定的圖形，如何判斷它是否繞軸轉(zhuǎn)動，這就要求我們有豐富的想象力。我們平時騎的自行車，很多部件都是杠桿，你能識別出來嗎？（1）支點：杠桿繞著它轉(zhuǎn)動的點，也叫做轉(zhuǎn)軸。（2）動力：推動杠桿轉(zhuǎn)動的力（動力可以是人力，也可以是畜力、風(fēng)力、電力、水力、蒸汽壓力等）。（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離。（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離。正確辨認(rèn)杠桿的標(biāo)準(zhǔn)是：把實物抽象成“硬棒”，找出一點（支點）、二力（動力和阻力）、二臂（動力臂和阻力臂）。2．怎樣畫杠桿示意圖畫杠桿示意圖是研究杠桿的重要方法，是實物杠桿的科學(xué)抽象，是物理學(xué)的書面語言。只有正確畫出杠桿示意圖，才能進(jìn)一步研究杠桿問題。如圖11-1所示，用撬棒撬石頭的時候，撬棒就是一根杠桿，如何畫出撬棒的杠桿示意圖呢？作圖步驟如下：（1）畫出杠桿：用粗線條把杠桿主要形態(tài)畫出來，不要畫實物外形。（2）找出支點：設(shè)想杠桿轉(zhuǎn)動，在杠桿轉(zhuǎn)動時找出支點，可用“△”表示，也可用“·”表示，并標(biāo)出字母“O”。（3）標(biāo)出兩力：根據(jù)杠桿的轉(zhuǎn)動方向，判斷動力、阻力的方向，并用“力的示意圖”表示動力F1、阻力F2，動力和阻力的作用點均應(yīng)畫在杠桿上。（4）作出兩臂：用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另外一條邊通過支點，從支點向力的作用線（必要時可正向延長或反向延長）畫垂線（力的延長線畫虛線），作出動力臂和阻力臂，并用大括號括出動力臂和阻力臂，分別用字母l1、l2表示.要求學(xué)生認(rèn)真、工整地畫出杠桿示意圖。除要標(biāo)明支點，動力和動力臂，阻力和阻力臂外，還要按比例畫出力和力臂，點要清、線要明。撬棒的示意圖如圖11-2所示3．杠桿的平衡條件同學(xué)們在實驗室用天平測質(zhì)量時，總是在天平的橫梁水平后，才讀出被測物體的質(zhì)量。人們用扁擔(dān)挑貨物時，肩膀一定要在扁擔(dān)的適中位置，貨物才會平衡，人走起路來也才方便。類似天平的橫梁水平和扁擔(dān)的水平的現(xiàn)象就是杠桿平衡。物理上，把杠桿保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動叫做杠桿平衡。杠桿平衡，說明杠桿的運(yùn)動狀態(tài)不發(fā)生變化。初中階段只研究杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)的平衡。杠桿平衡時必須滿足一定的條件，這一條件叫做杠桿的平衡條件。實驗研究得到的杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，寫成公式為：F1l1=F2l2。杠桿的平衡條件也可以改成比例的形式：，它表示動力臂L1是阻力臂L2的幾倍，則動力F1就是阻力F2的幾分之一。杠桿轉(zhuǎn)動是力和力臂共同作用的結(jié)果，因此，杠桿平衡也是力和力臂共同的平衡，也即是力和力臂乘積的平衡。4．杠桿的應(yīng)用杠桿的分類有不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如用是否省力作標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，也以把杠桿的應(yīng)用分為省力、費(fèi)力、等力三類。（1）省力杠桿：如圖11-3所示，其動力臂大于阻力臂，平衡時動力小于阻力，即l1>l2，F(xiàn)1<F2。特點是用較小的動力可以克服較大的阻力，使用時動力作用點移動的距離就要相應(yīng)增加，即省力的代價是費(fèi)距離。撬棒、拔釘榔頭、腳剎車的踏板裝置、起瓶蓋用的起子都屬于這類杠桿。（2）費(fèi)力杠桿：如圖11-4所示，其動力臂小于阻力臂，平衡時動力大于阻力，即l1<l2，F(xiàn)1>F2。特點是用較大的動力去克服較小的阻力，但作用時可使動力作用點移動較小的距離，即費(fèi)力的收獲是距離、節(jié)約時間，釣魚竿、鐵鍬、縫紉機(jī)腳踏板、鑷子都屬于這類杠桿。（3）等臂杠桿：如圖11-5所示，其動力臂等于阻力臂，平衡時動力等于阻力，即l1=l2，F(xiàn)1=F2。特點是既不省力也不費(fèi)力，但使用方便。常用的托盤天平是等臂杠桿，所以用天平測物體質(zhì)量時，砝碼的讀數(shù)就是物體質(zhì)量。普通剪刀也近似是等臂杠桿。各類杠桿各有利弊，在選用時應(yīng)從有利于生產(chǎn)、生活出發(fā)，根據(jù)實際需要來選定杠桿的形狀和類型，這也是設(shè)計和使用更復(fù)雜的機(jī)械的基本思想。要注意有的杠桿可以省力，有的杠桿可以省距離，這下你感受到杠桿的魅力了吧！但是省力又同時省距離的杠桿是沒有的，即熊掌和魚不可兼得。第二節(jié)滑輪一、教材分析重點、難點剖析1．定滑輪的實質(zhì)滑輪是一種簡單機(jī)械，它通常是由一個帶凹槽的輪子繞上繩索、纜繩或鏈條組成的。在旗桿頂上就有一個滑輪，如圖11-7所示。這個滑輪是固定在旗桿頂上的，所以叫定滑輪。定滑輪是一個什么樣的簡單機(jī)械呢？如圖11-8所示，甲圖是一個等臂杠桿的示意圖?，F(xiàn)在把等臂杠桿進(jìn)行如下的等效變換：先把直棒加寬變形成一個圓輪，支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂均保持不變（圖乙），再把圓輪的邊緣挖一個槽，這就變成了一個滑輪，最后把它固定使用就成了定滑輪（圖丙）。使用定滑輪時，把重物系在繩的一端，將繩繞過滑輪的槽，在槽的另一端用力拽繩子，如圖丁所示。無論你橫著、斜著或豎直向下拉繩子，通過凹槽里繩子的作用，都可將你的拉力轉(zhuǎn)變成向上的拉力，從而把重物提起來。從圖丙可知，定滑輪是繞軸轉(zhuǎn)動的，軸是定滑輪的支點。動力臂與阻力臂等長，均等于滑輪半徑。由杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，動力等于阻力。由此可見，定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿，使用它既不省力也不省距離，但改變了用力方向，使工作更方便。定滑輪在實際生活中有著廣泛的應(yīng)用：如船員向下用力，可以升起船帆；向下拉動窗簾的引線，可以使窗簾閉合或拉開；建筑工人站在地面上從不同角度用力，都可以將不太重的建筑材料提升到高處。2．動滑輪的實質(zhì)在生產(chǎn)和生活中，人們發(fā)現(xiàn)將滑輪的使用方法改變一下，就可以起到省力的作用。如圖11-9所示，甲圖是將滑輪連在想移動的物體上，用手拉繩時，滑輪和重物一起上升，這樣使用的滑輪叫動滑輪。甲圖中將要移動的物體現(xiàn)在由繞在滑輪上的左、右兩段繩子牽拉著，可見，使用動滑輪可以小一半力。動滑輪的這一特點可以根據(jù)杠桿平衡條件證明。從圖乙可知，動滑輪隨時繞懸繩與滑輪的接觸點轉(zhuǎn)動，此點即為動滑輪的支點。再將動滑輪加工壓縮變形成一根直棒，支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂均保持不變（圖丙），這樣動滑輪就成了變形的杠桿（圖丁）。若拉線都是平行的時候，動力臂為輪的直徑，阻力的二分之一，即使用動滑輪可省一半力。由此可見，動滑輪的實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，使用時可省一半力，但要多移動一倍距離（即把重物提升1m，你就得拉繩子2m），且不能改變力的方向。3．滑輪組的特點定滑輪雖然不省力，但可以改變用力的方向，給人們帶來方便；動滑輪不能改變用力方向，但可以省力，省力情況是人們最為關(guān)心的。有沒有辦法使兩者的優(yōu)勢都得以充分地發(fā)揮呢？我們可以把定滑輪和動滑輪連在一起，組成滑輪系統(tǒng)，也就是滑輪組，用滑輪組拉物體會更省力。使用滑輪組可以省多少力呢？使用滑輪組時，由于環(huán)繞滑輪組的繩子不僅很長，而且被動、定滑輪分為好幾段，多圈繞合的幾段繩子共同承擔(dān)吊物重，重物和動滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重量的幾分之一。如圖11-10所示。也就是，拉動一段繩子，就可以節(jié)省數(shù)倍的力量。使人們的起重、運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞲虞p松。在分析滑輪組省力情況時，若只要數(shù)出有幾段繩子吊著動滑輪就能算出省力到幾分之一。同學(xué)們在實際使用時，往往不會判斷物重由幾段繩子承擔(dān)，可用下列兩種方法判斷：（1）一條繩子串繞在滑輪組上以后，被定滑輪、動滑輪分成幾段，除了手拉的一段需要判斷是否承受物重以外，其余各段都承擔(dān)物重。手拉的一段如果由定滑輪引出，不承擔(dān)物重；手拉的一段由動滑輪直接引出，就承擔(dān)物重。（2）在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線將它們隔離開，數(shù)出繞在動滑輪上的繩子段數(shù)即可。使用滑輪組可以省力，卻是費(fèi)了距離的結(jié)果。對滑輪組來說，省力到幾分之一，費(fèi)距離到原來的幾倍。第三節(jié)功一、教材分析重點、難點剖析1．“功”的概念是怎樣建立的機(jī)械使我們能夠做到我們原本做不到的事情。例如：有的機(jī)械可以增大我們工作上所用的力（即省力），有的機(jī)械可使我們工作得更快（即省距離）。那么，能不能設(shè)計出一種更好的簡單機(jī)械，它既省力，又能省移動距離，這是科學(xué)技術(shù)史上一個很重要的問題。經(jīng)過長期的實踐和研究，人們發(fā)現(xiàn)既省力又省距離的機(jī)械是沒有的，下面就討論這一問題?，F(xiàn)在要把重力為G的物體提升一個高度h。如果我們直接用手把它勻速提升，手用力為G，手移動的距離為h，則力和距離的乘積為Gh。如果我們用輕質(zhì)動滑輪勻速提升重物，由于動滑輪能省一半力，手用的力變?yōu)?，而繩子是對折使用的，手移動的距離為2h，則力和距離的乘積為。如果我們用阻力臂為動力臂2倍的杠桿來勻速提升重物，則手移動的距離是物體升高高度的二分之一，即，根據(jù)杠桿平衡條件，手用力是物重的2倍，即F=2G。則力和距離的乘積為。綜合以上情況，無論是用省力的機(jī)械，還是用省距離的機(jī)械，由于兩種情況的力和距離的乘積不變，因此，省力的機(jī)械必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)力，既省力又省距離的機(jī)械是沒有的。由此可見，力與物體在力的方向上通過的距離的乘積，是一個物理意義的量。為了反映這一特性，物理學(xué)中引入了功的概念，把力與物體在力的方向上通過的距離的乘積叫做機(jī)械功，簡稱功。2．如何理解做功物理學(xué)中的做功描述的是力的作用效果，即物體在力的作用下通過一段距離。力有了這種效果，就說力對物體做了功。例如起重機(jī)吊起重物，機(jī)車牽引列車前進(jìn)。在這些現(xiàn)象中，起重機(jī)的拉力對重物做功，機(jī)車牽引力對列車做功。由此可見，把物體受力發(fā)生移動的過程叫做做功過程，功包括兩個必要條件：一是物體要受力的作用，二是物體要在力的方向上通過一定的距離。這兩個條件，缺一不可。如果你推一輛陷在泥中的汽車，盡管你已使出了全身的力氣，車子還是紋絲不動，幾分鐘后，你已筋疲力盡，而車子還是陷在泥中。在這一過程中，雖然你用力推車，但車子沒有移動距離，所以你沒有對汽車做功。要對一個物體做功，該物體必須在所施加的力的方向上移動距離。當(dāng)你從家門口把一箱蘋果搬到房間里時，也許你認(rèn)為做了功，但事實上并非如此。要對一個物體做功，施加的力必須與物體運(yùn)動的方向一致。當(dāng)你搬運(yùn)蘋果時，你施加一個向上的力來抬起箱子，這樣箱子才不會掉到地面。但箱子運(yùn)動的方向是水平向前的，當(dāng)你搬運(yùn)這箱蘋果時，由于施加的力是豎直的，在豎直方向上這箱蘋果的高度、速度都沒有變化，所以你在搬運(yùn)這箱蘋果時沒有做功。3．功的計算和單位功的決定因素。提醒學(xué)生討論、體會得出結(jié)論：常識會告訴我們：把不同物體從地面抬到同一高度，抬較重的物體需要花費(fèi)更大的力，因而需要做更多的功；把同一物體抬到不同高度，移動距離遠(yuǎn)的比移動近的需要做更多的功。功的計算公式。物理學(xué)中，把力與物體在力的方向上通過的距離的乘積叫做功，也就是功=力×力的方向上通過的距離，用公式表示就是W=Fs，式中的W表示功，F(xiàn)表示力，s表示物體在力的方向上通過的距離。提醒同學(xué)們注意：不能僅從字面上記住功的計算公式，必須跟進(jìn)一步的文字語言說明和實際做功圖景結(jié)合在一起，才能真正理解公式。具體到功的計算公式，要注意F與s之間的關(guān)系（同體、同時、同向），即F和s必須對應(yīng)同一個物體、對應(yīng)同一段時間、對應(yīng)同一個方向，而不是隨意的一個力和一個距離相乘都是功。例如，給甲物體一個作用力，甲乙物體向某個方向移動了一段距離，兩者不相干，算它們的乘積沒有意義。功的國際單位。根據(jù)功的計算公式W=Fs，功的單位是力的單位和距離的單位的組合。在國際單位單位制中，力的單位是牛（N），距離的單位是米（m），功的單位就是這兩個單位相乘，也就是牛·米（N·m），為了紀(jì)念英國物理學(xué)家焦耳做出的巨大成就，用他的名字命名為功的單位，簡稱焦（J），1J=1N·m。1焦的物理意義是：物體在1N的力的作用下，沿力的方向通過1m的距離，則此力做功是1J。同學(xué)們在前面已經(jīng)了解1N的作用力大約是托著兩只雞蛋的力。那么1J的功就大約是手托著兩只雞蛋向上移動1m所做的功。功的計算原則。應(yīng)用公式W=Fs解題時要遵循以下原則：①首先對物體進(jìn)行受力分析，畫出物體的受力示意圖。②當(dāng)有幾個力同時作用在一個物體上時，要根據(jù)題意的要求確定哪幾個力做功和對誰做功。③根據(jù)做功的兩個必要因素，找出做功的力和物體在力的方向上通過的距離。④功是只有大小，沒有方向的物理量。⑤做功多少跟物體的運(yùn)動形式無關(guān)，不論物體是做勻速運(yùn)動還是變速運(yùn)動，不管物體是在光滑平面上還是粗糙平面上，做功的多少只能由W=Fs決定。第四節(jié)功率一、教材分析重點、難點剖析1．為什么要引入功率概念人類創(chuàng)造了無數(shù)種機(jī)械，然而這些機(jī)械的做功本領(lǐng)彼此差別很大。例如：建筑工地上要把幾百塊磚送到樓頂，如果用起重機(jī)，幾分鐘就行了。顯然，運(yùn)送相同數(shù)量的磚到相同的高度，起重機(jī)和定滑輪做的功相同，用定滑輪做這些功用幾小時，起重機(jī)用幾分鐘，那它們做功有什么不同呢？機(jī)械做功不但有做功多少問題，還有做功快慢問題。如圖11-14所示，如果挖土機(jī)半小時挖土10噸，一個工人4小時挖土1噸，（假設(shè)把土提高的高度相同），那么，挖土機(jī)和工人做的功不同，所用時間也不同，怎樣比較他們做功的快慢呢？我們可以回顧如何比較兩個人運(yùn)動的快慢。一般用兩種方法：一種是相同路程比時間，一般賽跑都是用這種方法（裁判員的方法）；還可用另一種方法，是相同時間比路程（觀眾的方法）。物理學(xué)上采取后種方法，引入了速度的知識遷移到比較做功快慢上來，引入功率概念來表示做功的快慢。單位時間（譬如1秒鐘）內(nèi)做的功叫功率。凡是功率大的物體，每秒鐘做功多，就說明它做功快。例如我們爬樓梯，無論是走上去還是跑上去，所做的功是一樣的，但經(jīng)驗告訴我們，跑上去要比慢慢走上去累得多，這就是因為跑上去時做功的功率比走上去時的功率大的緣故。同樣，兩部等質(zhì)量的汽車向山上開，功率大的車會先到達(dá)山頂。2．功率的計算物理學(xué)中，做功的快慢用功率來表示。單位時間內(nèi)完成的功叫功率，即功率=。如果用W表示功，t表示時間，P表示功率，則功率的定義公式為。在國際單位制中，功的單位是焦，時間的單位是秒，功率的單位就焦/秒，專門稱之為瓦特，簡稱瓦，這是為了紀(jì)念英國發(fā)明家瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)所做的巨大貢獻(xiàn)。1秒時間內(nèi)完成1焦的功，功率就是1瓦，換句話說1瓦=1焦/秒。比方說，你在1秒內(nèi)把一杯水送到嘴里，你做功的功率大約是1瓦。工程技術(shù)上，還有千瓦、兆瓦等功率單位，1千瓦=103瓦，1兆瓦=106瓦。功率大小是描述機(jī)器性能的一個重要指標(biāo)，選購機(jī)器時，功率是一個首要因素。只有合適的功率，才能在實際生活中發(fā)揮機(jī)器應(yīng)該體現(xiàn)的功能。功率也可以用另一種形式表示。我們可通過以下例子來分析：一輛汽車做勻速直線運(yùn)動。牽引力F、速率v和功率P之間有什么關(guān)系？由于汽車做勻速直線運(yùn)動，因此速度是單位時間內(nèi)所通過的路程；將速度乘以力，就表示單位時間內(nèi)做的功，這正是功率，所以F、v、P之間滿足P=Fv。顯然P=Fv，是從公式P=、W=Fs、v=推導(dǎo)出來。以后解題時可作為公式直接應(yīng)用。從P=Fv來看，若功率保持一定，那么加大速度必定要相應(yīng)減少力，否則就不能保持它們的乘積即功率不變。平時我們說機(jī)器的功率多大，是指機(jī)器正常工作時的功率。在解一些有關(guān)運(yùn)動的物體（包括機(jī)器）的功率時，應(yīng)用P=Fv比較簡捷。例如，拖拉機(jī)深耕土壤時，為了獲得較大的牽引力就必須降低速度。又如汽車以高速度行駛時，它的牽引力較小，適用于阻力較小的情況。當(dāng)汽車上坡或負(fù)載加重時，它需要克服較大的阻力，就應(yīng)換用低速度行駛，以獲得較大的牽引力。汽車、拖拉機(jī)上裝置的變速箱就是出于這個道理。想一想，二、教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能知道功率的定義、單位，并對人和一些事物的功率數(shù)值有具體的概念，會計算簡單的功率問題。2．過程與方法從身邊生產(chǎn)和生活實際中，認(rèn)識做功不但有多少之分，而且有快慢之別，學(xué)會把速度的知識遷移到比較做功快慢上來，理解功率的定義及其公式。3．情感、態(tài)度與價值觀通過實驗探究，培養(yǎng)發(fā)散思維能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度，體會研究物理問題的方法。。第十一章《簡單機(jī)械和功》【知識梳理】（一）杠桿1、定義：在力的作用下能繞轉(zhuǎn)動的硬棒稱做杠桿。2、杠桿的五要素是：、、、、。3、杠桿的平衡條件：⑴杠桿的平衡是指杠桿處于狀態(tài)。⑵實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)，使杠桿在位置平衡，這樣做的目的是：。⑶杠桿的平衡條件：。用公式可寫成：。F4、杠桿可分為杠桿、杠桿和杠桿。FF（二）滑輪：F1、定滑輪：①特點：。②實質(zhì)：。③F移動的距離S和G移動的距離h的關(guān)系。2、動滑輪：①特點：。②實質(zhì)：。③F移動的距離S是G移動的距離h的。3、滑輪組：①特點：即可以，又可以改變。②省力情況：若不計摩擦和繩重，有幾段繩子拉著動滑輪，則拉力就是物重的。（三）功（W）1、定義：。2、公式：W=。3、單位：，符號是，1J＝1N·m4、做功的兩個必要因素：①②（四）功率（P）1、意義：引入功率是表示的物理量。2、定義：。3、公式：p==。4、單位：，符號是，1W=1J/s（五）機(jī)械效率（η）1、有用功：。額外功：總功：。2、和的比值叫機(jī)械效率。3、計算公式是：。注意：任何機(jī)械的效率都1。4、影響機(jī)械效率大小的因素有：機(jī)械自重及。5、滑輪組機(jī)械效率的公式是：；斜面機(jī)械效率的公式是。（六）功的原理使用機(jī)械時，人們所做的功都不會不用機(jī)械時所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不?！纠}分析】【例題1】（09福州市）如圖1所示，使用中屬于費(fèi)力杠桿的工具是（）圖1圖1【例題2】如圖3所示，一根輕質(zhì)木桿，A端細(xì)線下所掛50N的重物靜止在水平地面上。當(dāng)在B點加豎直向下的力F=30N作用時，木桿恰能在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時細(xì)線豎直。已知OA=15cm，OB=5cm，則重物對水平地面的壓力為（）圖3A.80NB.60N 圖3C.40ND.20N【例題3】（09四川自貢）同一物體沿相同水平地面被勻速移動，如圖3所示，拉力分別為F甲、F乙、F丙，不記滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（）圖3圖3A.F甲＜F乙＜F丙B.F甲＞F乙＞F丙C.F甲＞F乙＝F丙D.F甲＝F乙＞F丙【例題4】一臺拖拉機(jī)耕地的最大牽引力是2．5N，若每小時拖拉機(jī)行駛7．2km，它的功率多大？每小時作功多少？練習(xí)：在100m深的礦井里，每分鐘積水9m3，要想不讓水留在礦井里，應(yīng)該用至少多大功率的水泵抽水？【例題5】測“滑輪組機(jī)械效率”的實驗中所用的測量儀器有________________________________________________________________________(1)畫出測量由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組的機(jī)械效率裝置示意圖（2）若動滑輪重0.5牛，彈簧秤測量范圍是0~2.5牛，則實驗時，被提起的重物不得超過___________________。（3）為記錄本實驗的數(shù)據(jù)，請你設(shè)計一個表格（4）實驗時，必須使彈簧秤做____________________運(yùn)動。圖2練習(xí)：如圖2所示，小明學(xué)過機(jī)械效率后，提出了一個問題：圖2“斜面的傾斜程度與斜面的機(jī)械效率有沒有關(guān)系？”針對這個問題，他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)如下表：（1）第三次實驗填入表格中的數(shù)據(jù)：有用功為_______J，總功為________J，機(jī)械效率是__________。（2）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越___________。（3）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你對斜面機(jī)械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：________________。（4）如果小明還想探究機(jī)械效率與物重的關(guān)系，實驗時應(yīng)該控制哪些條件不變？答：_________________________________________圖4【例題6】（09杭州）杭州市政府投巨資于民生工程，對背街小巷實施景觀改圖4造。施工中，一建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N，不計摩擦及繩重（如右圖所示）。若工人在5s內(nèi)將泥桶勻速提高2m.求：(1)工人使用滑輪組時做的有用功為焦。(2）工人拉繩子的力為牛；拉力的功率為瓦。(3)滑輪組的機(jī)械效率為圖6練習(xí)：（09河北）小明做“測滑輪組機(jī)械效率”實驗時，用圖6中所示的滑輪，組裝成滑輪組，請在圖中畫出使用該滑輪組時最省力的繞法。用此滑輪組將重為3.6N圖6的物體勻速提起時，拉力的功率為0.36W，滑輪組的機(jī)械效率為75%。（忽略摩擦及繩重）求：（1）繩子自由端移動的速度和動滑輪的總重。（2）若用此滑輪組提起小于3.6N的重物時，其機(jī)械效率將如何改變？說明理由?！痉答伨毩?xí)】1、一物體質(zhì)量為18kg，其所受重力為N．如圖6所示，小明用定滑輪將該物體在4s內(nèi)勻速提高2m．所用拉力為200N．此過程中，小明做的有用功是J，定滑輪的機(jī)械效率是，拉力的功率是w．(取g＝10N/kg)圖72、如圖7所示，用甲、乙兩個不同的滑輪把同一貨物提到同一高度，使用滑輪能夠省力,使用圖7圖6圖6圖8圖83、20XX年北京奧運(yùn)會的宗旨是“綠色”和“人文”。在所有的比賽場館都為殘疾人（特別是乘坐輪椅的）建立了專用通道，為殘疾人上下臺階提供了方便。它實際上也就是一種我們所學(xué)過的簡單機(jī)械——斜面；使用它的好處是。4、如圖8所示的滑輪組，繩與滑輪間的摩擦不計。將質(zhì)量為3kg的物體A放在粗糙的水平面上，以1m/s的速度勻速拉動時受到的摩擦力f=G/10,則物體的重力為N；在2s內(nèi)物體移動的距離為m;拉力F為N；在2s內(nèi)物體移動的距離為m;拉力F為______N；拉力F的功率為W。（g=10N/kg）5、一座高達(dá)40米的大橋，總長為8350米，其中正橋只有850米，而兩側(cè)引橋卻長達(dá)7500米，。一座大橋為什么要有這么長的引橋呢？小明很奇怪，請教老師后．他明白了引橋相當(dāng)于一個斜面。（1）小明用如圖9所示的斜面進(jìn)行模擬實臉．在保持斜面高度不變的情況下，改變斜面的長度．發(fā)現(xiàn)斜面越長，拉動小車勻速上升的力F越小。圖9由此他明白了很長的引橋在汽車上橋是能起圖9到（“省力”或“省功”）的作用。（2）一輛總質(zhì)量為2000千克的汽車以10米／秒的速度勻速通過一側(cè)引橋（長3750米），需要的時間為______秒，所做的有用功為______焦。（g取10牛／千克）6、在下列情況下，力對物體做功的說法正確的是（）A、鉛球出手后，水平方向移動7m，手對鉛球做了功B、用30N的水平推力，將重為180N的物體推動9米。推力對物體做了功C、關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，火車仍向前滑行50m，火車的慣性對它做了功D、小球在光滑的水平面上滾動，支持力對它做了功7、關(guān)于功、功率、機(jī)械效率，下列說法正確的是（）A.機(jī)械的效率越高，做功越多B.機(jī)械的效率越高，做功越快C.機(jī)械的功率越大，做功越多D.機(jī)械的功率越大，做功越快8、小華同學(xué)騎著自行車在平直公路上以正常速度勻速行駛時的功率約為70W，則他騎車時所受阻力約為()A．2000NB．200NC．20ND．2N9、處于平衡狀態(tài)的杠桿，如再加一個力F后，杠桿仍處于平衡，則力F（）A．一定在阻力一邊B．一定在動力一邊C．作用線通過支點D．無法判斷10、張強(qiáng)要抬起一根粗細(xì)均勻、重為800N的樹干的一端，另一端不離地，他至少用力（）A、800NB、600NC、400ND、200N11、不計機(jī)械自重和摩擦的情況，用10N的拉力不能提起重20N的物體的簡單機(jī)械是()A.一個動滑掄B.一個定滑輪C.杠桿D.一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑掄組12、平直公路上的甲、乙兩輛汽車，在相同牽引力作用下勻速行駛，如果在相同時間內(nèi)通過的路程之比為3：2，則甲與乙()A．牽引力做功之比為2：3B．牽引力做功之比為3：2C．牽引力的功率之比為1：1D．汽車所受的阻力之比為3：213、甲、乙兩臺機(jī)器，它們做功之比是4:5，完成這些功所用時間之比是4:3，則甲、乙兩臺機(jī)器功率之比是(）A.3:5B.5:3C.4:5D.4:1甲乙圖1314、小明在“測滑輪組機(jī)械效率甲乙圖13實驗次數(shù)物重G/N物體上升的高度h/cm測力計的示數(shù)F/N測力計移動的距離s/cm1632.592652.5173682.524（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問題：①表中有一個數(shù)據(jù)的記錄是錯誤的，錯誤的數(shù)據(jù)是,應(yīng)改為；②第3次實驗中滑輪組的機(jī)械效率是；③滑輪組的機(jī)械效率與無關(guān)。（2）小紅在小明實驗的基礎(chǔ)上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖13甲所示。①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變；②當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率（選填“相同”或“不相同”），理由是：。圖1415、如圖14所示，用滑輪勻速提起1200N的重物，拉力做功的功率為1000W，圖14繩子自由端的上升速度為2m/s，（不計繩重和摩擦）求：（1）作用在繩自由端的拉力多大？（2）滑輪組的機(jī)械效率為多大？（3）若用此滑輪組勻速提起2400N的重物，作用在繩子自由端的拉力為多少？第十一章簡單機(jī)械和功簡單機(jī)械和功（一）【教學(xué)目標(biāo)：】1．掌握杠桿的五要素及其畫圖，會利用杠桿的平衡條件解決實際問題，并利用其進(jìn)行分類。2．進(jìn)一步理解定滑輪、動滑輪、滑輪組的實質(zhì)，并會組裝滑輪組?！窘虒W(xué)重點：】杠桿的五要素、滑輪的實質(zhì)【教學(xué)難點：】杠桿的平衡條件的應(yīng)用及杠桿的五要素的畫圖【教學(xué)過程：】一、復(fù)習(xí)要點1．在物理學(xué)中，將一根在__________可繞一___________轉(zhuǎn)動的硬棒稱做杠桿。2．杠桿的力臂是指：從__________到_______________的距離。3．杠桿的平衡狀態(tài)是指：______________________________，杠桿的平衡條件是：____________________________________________。4．杠桿的分類：動力臂______阻力臂，動力________阻力，為_________杠桿；動力臂______阻力臂，動力________阻力，為_________杠桿；動力臂______阻力臂，動力________阻力，為_________杠桿。5．定滑輪的特點是：_____________________，動滑輪的特點是：______________________，滑輪組的特點是：_________________________。二、典型例題1、杠桿的五要素：（2013資陽）10．（3分）如下左圖，小明在做俯臥撐時可將他視為一個以腳為支點O的杠桿，如果他的重心在A點，請在圖中畫出重力G和支撐力F及支撐力的力臂l。2、杠桿的平衡條件：（2013德州）19．如圖所示，請畫出杠桿AB在圖示位置靜止時作用在B點的最小力F及其力臂L．3、杠桿的分類：（2013?黑龍江）9．在生產(chǎn)生活中常使用如圖所示的簡單機(jī)械，其中一定不能省力的做法是（）A．B．C．D．4、滑輪的實質(zhì)及組裝滑輪組：（2013?日照）20．如圖所示，用滑輪組提升重物用筆畫線代替繩子在圖中畫出最省力的繩繞法．三、當(dāng)堂檢測1．（2013陜西）14．圖-1為揭開井蓋的示意圖，O為支點，請在圖-1中畫出拉力的力臂．2．（2013江蘇鹽城，第20題）在物理綜合實踐活動中，小華設(shè)計了如圖所示的機(jī)械模型。推動硬棒CD或EF，使它們在水平面內(nèi)繞軸O轉(zhuǎn)動，即可將繩逐漸繞到軸O上，提升重物G，硬棒CD是 杠桿，滑輪B （能/不能）改變力的大小。在重物上升的過程中，軸O上增加的繩長 重物上升的高度。第30題圖O第30題圖O3．（20XX年麗水卷）30.如圖是農(nóng)村曾用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動，桿右端均勻柱形物體的長度與桿右側(cè)的OB相等，桿AB的重力不計，柱形物體較重。（1）制作舂米工具時，為了使作用在A點的力F更小，在其它條件相同時，只改變支點O的位置，應(yīng)將O點更靠近▲端。第17題（2）若作用在A點的動力F方向始終與桿垂直，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45°角的過程中，動力F大小的變化是第17題4．（2013鎮(zhèn)江）17．圖中AOB可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動的輕桿，A端掛重300N的物塊，AO與OB長度之比為5：4．人始終沿豎直方向拉掛在B端的輕環(huán)．要使輕桿水平平衡，人應(yīng)施加拉力為N，人要不被拉起，則人重至少為N．與水平平衡相比，當(dāng)輕桿在圖中虛線位置平衡時，人的拉力將（選填“變大”、“變小”、或“不變”）．5．（20XX年慶陽市）⑵如圖所示杠桿OBA處于平衡狀態(tài)，請分別畫出F1的力臂L1和F2的力臂L2。OAOA6．（2013營口）19．輕質(zhì)桿OA的A端掛一重物，在繩子拉力作用下保持靜止，請畫出圖中繩對A點的拉力F1及對應(yīng)的力臂L1。7．（泰州市二O一三年）(2)如圖13所示是一個簡易壓水機(jī)，其中AOB是杠桿，作出動力F1的力臂。學(xué)科王8．（2013重慶）請在圖10中畫出使輕質(zhì)杠桿OA在圖示位置保待平衡的力F的示意圖。（2013佛山）19.如圖所示，曉月利用鐵架臺、帶有刻度的杠桿，細(xì)線、若干砝碼等試驗裝置探究杠桿的平衡條件。請你回答下列問題：在掛鉤碼前，曉月發(fā)現(xiàn)杠桿左端低，右端高，她將杠桿兩端的平衡螺母向調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。接著曉月在杠桿的兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，保持杠桿在水平位置平衡。其目的是：；。改變鉤碼數(shù)量與位置，獲取三組測量數(shù)據(jù)（如下表），可以減少實驗的，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)你得出杠桿的平衡條件是：，并完成下表中的空格。實驗測量數(shù)據(jù)記錄表：實驗次序動力F1/N動力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm12.05.001.010.0022.010.002.010.0032.010.002.0【課后作業(yè)：】

簡單機(jī)械和功（二）【教學(xué)目標(biāo)：】1．理解功、功率的概念，會利用功、功率公式解決實際問題。2．進(jìn)一步理解有用功、總功、額外功、機(jī)械效率，并能利用公式解決實際問題。3．會解決杠桿、滑輪、斜面的機(jī)械效率。【教學(xué)重點：】功、功率、機(jī)械效率【教學(xué)難點：】功、功率、機(jī)械效率解決實際問題【教學(xué)過程：】復(fù)習(xí)要點：1．_______與物體在___________________通過的距離的___________，是一個有物理意義的量，在物理學(xué)中，我們稱這一乘積為機(jī)械功，簡稱功。2．做功的兩個必要條件為：_______________________和_____________________。3．_________________內(nèi)所做的_______叫做功率，其表示物體______________的物理量。4．功的公式：___________________，功率的公式：_______________、__________________。5．將物體提升至一定的高度是我們的目的，這所做的功叫___________，我們在使用機(jī)械時，除需克服摩擦力做功外，還要克服機(jī)械的重力做功，這部分功雖然并非我們所需要的，但有不得不做，我們將它們叫做____________，動力對機(jī)械所做的功叫做_________。6．總功=_______+__________。7．在物理學(xué)中，將______________與_____________的比值叫做機(jī)械效率。8．通過減小______________、_______________和增大______________可以提高機(jī)械效率。二、典型例題：1、功：1．（2013四川自貢）3、小明將掉在地面上的物理書撿起來放在課桌上，他對課本所做功最接近于（）A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J2、功率：2．（20XX年蘇州市）27．（6分）一輛在水平路面上沿直線勻速行駛的貨車，行駛時所受的阻力為車總重的0.1倍，貨車（含駕駛員）空載時重為2.5×104N．(1)求貨車空載行駛時所受的阻力大?。?2)求貨車以36km／h的速度空載勻速行駛時，10s內(nèi)貨車牽引力做的功；(3)當(dāng)貨車以90kW的額定功率、90km/h的速度勻速行駛時，求貨車最多可裝載多重的貨物．3．（2013內(nèi)江）42．(3分)已知雨滴在空中豎直下落時所受空氣阻力與速度大小的二次方成正比，且不同質(zhì)量的雨滴所受空氣阻力與速度大小的二次方的比值相同．現(xiàn)有兩滴質(zhì)量分別為m1和m2的雨滴從空中豎直下落，在落到地面之前都已做勻速直線運(yùn)動，那么在兩滴雨滴落地之前做勻速直線運(yùn)動的過程中，其重力的功率之比為A．m1：m2B．：B．：D．：3、機(jī)械效率：4.（2013連云港）16.地震災(zāi)區(qū)重建過程中，工人用圖示的滑輪組將重400N的建筑材料從地面緩慢提升至l0m高處。已知該工人對繩子的拉力為250N，則此過程人做的總功為_________J，該滑輪組的效率為___________%。5．（德陽市20XX年）41．如圖所示，小華同學(xué)在“測滑輪組機(jī)械效率”的實驗中，應(yīng)豎直向上_________拉動繩子的自由端。若鉤碼G重為3N，小華所用拉力F為1.2N，則滑輪組的機(jī)械效率為_________；若換成重為5N的鉤碼G′再進(jìn)行實驗，此滑輪組的機(jī)械效率將_________(選填“變大”、“變小”或“不變”)。三、當(dāng)堂檢測：1．(2013安徽)8．我國設(shè)計的“中華月球車”今年將登陸月球，圖為該車的模型。物體在月球表面附近受到的重力僅為在地球表面附近所受重力的1/6，月球車的質(zhì)量為120kg，它在月球表面受到的重力為N。若它在月球表面上方豎直下落4m，則重力對它做的功為J。2．（2013?德州）12．用彈簧測力計沿水平方向兩次拉著同一物體在同一水平面上運(yùn)動，兩次運(yùn)動的s﹣t圖象如圖所示．其對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)分別為F1、F2，相同時間內(nèi)所做的功分別為W1、W2，則它們的關(guān)系正確的是（）A．F1＞F2W1＞W(wǎng)2B．F1=F2W1＞W(wǎng)2C．F1=F2W1＜W2D．F1＜F2W1＜W23．（2013瀘州）26、一定質(zhì)量的貨物在吊車鋼索的拉力作用下，豎直向上運(yùn)動(不考慮空氣的阻力和鋼索重力)，貨物運(yùn)動的路程(s)一時間(t)圖象如圖所示，根據(jù)圖象，下列判斷正確的是：（）A．2s時鋼索的拉力大小等于8s時鋼索的拉力大小B．貨物豎直向上運(yùn)動時，4s時的速度小于10s時的速度C．0至6s內(nèi)鋼索拉力做的功小于6s至12s內(nèi)鋼索拉力做的功D．貨物在0至12s內(nèi)的豎直向上運(yùn)動過程中，鋼索拉力的功率保持不變4．（20XX年蘭州市）20．如圖所示，工人用240N的拉力，在15s的時間內(nèi)，將重600N的建筑材料提升到6m高的樓頂上，繩子自由端移動了m，拉力做的功是_____J，拉力的功率是_____W。5．（20XX年臨沂）16．如圖所示，物體G在豎直向上的拉力F的作用下，勻速上升0．2m。已知G=18N，F(xiàn)=ION。這一過程中，不能得到的結(jié)論是A．繩子自由端上升0.4mB．拉力F做功4JC．動滑輪重為2ND．該動滑輪的機(jī)械效率為90％6．（20XX年南京）30、在“測定動滑輪機(jī)械效率”的實驗中，小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實驗數(shù)據(jù)如下：（1）實驗時，用手

拉動彈簧測力計，使持在動滑輪下的鉤碼緩緩上升．（2）第①次實驗時測得動滑輪的機(jī)械效率為

．（3）第③次實驗時，鉤碼上升的速度為0.05m/s，則拉力的功率為

W．（4）由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機(jī)械效率將

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．7.（6分）建筑工地上，工人師傅將圖18所示的滑輪裝配成最省力的滑輪組，利用它站在地面上向下拉繩提升重物。（1）請在圖中畫出滑輪組的繞線；（2）利用此滑輪組，工人用500N的力將1200N的重物勻速提升4m，求滑輪組的機(jī)械效率。【課后作業(yè)：】期末復(fù)習(xí)教案（三）簡單機(jī)械和功（三）【教學(xué)目標(biāo)：】1．掌握簡單機(jī)械和功在簡單機(jī)械的應(yīng)用。2．對機(jī)械效率、功、功率知識的應(yīng)用?！窘虒W(xué)重點：】簡單機(jī)械的機(jī)械效率【教學(xué)難點：】簡單機(jī)械的機(jī)械效率【教學(xué)過程：】一、復(fù)習(xí)要點：1.杠桿的機(jī)械效率公式：______