【中學(xué)課件】《功與機(jī)械》例析與精練

《功與機(jī)械》例析與精練by課程背景及教學(xué)目標(biāo)知識銜接本節(jié)課將以初中物理知識為基礎(chǔ)，講解功、功率和機(jī)械等重要概念。生活聯(lián)系通過生活實(shí)例和現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解這些概念在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。能力提升培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，以及分析和解決問題的能力?；靖拍罨仡?力物體間相互作用的結(jié)果。2位移物體位置的變化。3功力作用在物體上，使物體在力的方向上移動(dòng)的距離。4功率單位時(shí)間內(nèi)所做的功。力推力物體在力的作用下運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。拉力物體在力的作用下運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。重力物體受到地球的吸引力，使物體向下運(yùn)動(dòng)。位移定義物體在空間中所發(fā)生的改變，是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。方向位移是矢量，具有大小和方向。單位位移的單位與長度單位一致，常用米(m)。功定義當(dāng)物體在力的方向上發(fā)生位移時(shí)，力對物體所做的功等于力的大小與位移大小的乘積。公式W=F·s功率功的快慢功率表示物體做功的快慢，單位為瓦特(W)。功率等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功，即功率=功/時(shí)間。功率與做功的多少和做功的時(shí)間有關(guān)。功的計(jì)算1公式W=F·s2條件力方向與位移方向一致3單位焦耳（J）功的計(jì)算計(jì)算方法功等于力的大小乘以物體在力的方向上移動(dòng)的距離.公式W=F×s單位功的單位是焦耳(J),1焦耳等于1牛頓米(N·m).單位轉(zhuǎn)換常用單位功的常用單位是焦耳(J)，1焦耳等于1牛頓的力作用在物體上，使物體移動(dòng)1米的距離所做的功。單位換算1焦耳(J)=1牛頓米(N·m)示例練習(xí)一輛汽車在水平路面上勻速行駛100米，汽車受到的牽引力為2000牛頓，求汽車所做的功。已知汽車行駛的距離為100米，牽引力為2000牛頓，根據(jù)功的計(jì)算公式W=F·s，可以算出汽車所做的功為W=2000牛頓×100米=200000焦耳。一個(gè)工人用500牛頓的力將一個(gè)100千克的物體沿水平地面移動(dòng)了5米，求工人所做的功。已知工人所用的力為500牛頓，物體移動(dòng)的距離為5米，根據(jù)功的計(jì)算公式W=F·s，可以算出工人所做的功為W=500牛頓×5米=2500焦耳。機(jī)械原理1杠桿利用支點(diǎn)和力臂改變力的方向和大小的簡單機(jī)械。2輪軸由輪和軸組成的簡單機(jī)械，用于改變力的方向和大小。3滑輪利用繩索和滑輪改變力的方向和大小的簡單機(jī)械。4斜面利用斜面改變力的方向和大小的簡單機(jī)械。力臂定義力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離。示例例如，使用扳手?jǐn)Q螺絲時(shí)，支點(diǎn)是螺絲，力是施加在扳手上的力，力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離。力矩力矩是描述力使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢的物理量。力矩的大小等于力的大小與力臂的乘積，單位是?！っ?。杠桿定律定義杠桿定律是描述杠桿平衡條件的物理定律。公式F1*L1=F2*L2應(yīng)用杠桿定律在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛應(yīng)用，例如，撬棍、剪刀、扳手等。杠桿的分類及應(yīng)用一級杠桿支點(diǎn)在中間，動(dòng)力點(diǎn)和阻力點(diǎn)分別在支點(diǎn)的兩側(cè)。二級杠桿阻力點(diǎn)在中間，支點(diǎn)和動(dòng)力點(diǎn)分別在阻力點(diǎn)的兩側(cè)。三級杠桿動(dòng)力點(diǎn)在中間，支點(diǎn)和阻力點(diǎn)分別在動(dòng)力點(diǎn)的兩側(cè)。一級杠桿支點(diǎn)在中間支點(diǎn)位于用力點(diǎn)和阻力點(diǎn)之間，例如蹺蹺板。用力方向相反用力方向與阻力方向相反，方便省力，但費(fèi)距離。應(yīng)用廣泛廣泛應(yīng)用于日常生活和生產(chǎn)，例如剪刀、鉗子等工具。二級杠桿力點(diǎn)在支點(diǎn)之間省力杠桿應(yīng)用廣泛三級杠桿力點(diǎn)在支點(diǎn)和重點(diǎn)之間三級杠桿的力點(diǎn)位于支點(diǎn)和重點(diǎn)之間，是三種杠桿中最不常見的類型。用力方向與阻力方向一致使用三級杠桿需要用力方向與阻力方向一致，例如夾子。力臂小于阻力臂三級杠桿的力臂小于阻力臂，因此需要更大的力才能克服阻力，但可以獲得較小的位移。斜面原理減少力的大小使用斜面可以將重力分解，使推動(dòng)物體所需的力更小。增加移動(dòng)距離雖然力的大小減小，但需要移動(dòng)的距離會(huì)增加，這是力的功不變的體現(xiàn)。斜面的力學(xué)分析1減少力斜面可以將物體移動(dòng)到一定高度，但需要施加較小的力。2增加距離在斜面上移動(dòng)物體需要更長的距離，但需要更小的力。3功的守恒雖然力的大小和移動(dòng)的距離發(fā)生了變化，但斜面上的功與直接提升物體到相同高度所做的功是相等的。斜面的應(yīng)用交通運(yùn)輸斜面在道路、鐵路建設(shè)中廣泛應(yīng)用，例如山區(qū)公路的彎道、鐵路的緩坡，減小車輛行駛阻力，提高安全性和效率。建筑工程斜面在建筑中也常被使用，例如屋頂?shù)钠露龋奖阌晁欧?；樓梯的設(shè)計(jì)，方便人們上下樓。日常生活斜面在生活中隨處可見，例如樓梯、滑梯、斜坡等，方便人們的日常生活。滑輪原理固定滑輪改變力的方向，不省力動(dòng)滑輪省力，但不改變力的方向滑輪組既省力又改變力的方向單滑輪固定滑輪改變力的方向動(dòng)滑輪省力組合滑輪定義多個(gè)滑輪組合在一起，可以改變力的方向，并減小用力的大小。類型定滑輪和動(dòng)滑輪的組合，常見的組合方式有定滑輪組和動(dòng)滑輪組。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和工程中，例如起重機(jī)、吊車、升降機(jī)等?；喌膽?yīng)用提升重物滑輪可以用來提升重物，例如建筑工地上的起重機(jī)、港口的集裝箱起重機(jī)等。改變用力方向滑輪可以改變用力方向，例如在井中提水時(shí)，可以使用滑輪將向下用力改為向上用力。省力滑輪可以省力，例如使用定滑輪可以省力，但不能改變用力方向；使用動(dòng)滑輪可以省力，但會(huì)改變用力方向。輪軸原理輪輪的半徑越大，需要的力就越小。軸軸的半徑越小，需要的力就越大。力輪軸的力臂分別為輪的半徑和軸的半徑。輪軸的力學(xué)分析1杠桿原理輪軸可視為一個(gè)特殊的杠桿，輪的半徑相當(dāng)于杠桿的力臂，軸的半徑相當(dāng)于杠桿的阻力臂。2力矩平衡當(dāng)輪軸處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用在輪上的力乘以輪的半徑等于作用在軸上的力乘以軸的半徑。3力學(xué)優(yōu)勢輪軸的力學(xué)優(yōu)勢取決于輪的半徑與軸的半徑之比，輪的半徑越大，力學(xué)優(yōu)勢就越大。輪軸的應(yīng)用自行車自行車是輪軸的典型應(yīng)用，車輪和車軸組成一個(gè)簡單的輪軸系統(tǒng)。門把手門把手也是輪軸的應(yīng)用，把手是輪，軸是門軸，通過轉(zhuǎn)動(dòng)把手帶動(dòng)門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而打開或關(guān)上大門。水龍頭水龍頭的把手也是輪軸的應(yīng)用，通過轉(zhuǎn)動(dòng)把手帶動(dòng)閥門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制水的流量。簡單機(jī)械綜合應(yīng)用1組合機(jī)械分析2機(jī)械效率計(jì)算組合機(jī)械的分析齒輪組齒輪組可以改變力的方向和大小，提高效率?；喗M滑輪組可以改變力的方向，減小用力大小。杠桿和滑輪結(jié)合將杠桿和滑輪結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更大的機(jī)械效率。機(jī)械效率計(jì)算定義機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。公式機(jī)械效率=有用功/總功*100%意義機(jī)械效率反映了機(jī)械做功的效率，效率越高，說明機(jī)械做功越有效。實(shí)踐與拓展1綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證杠桿、滑輪、斜面等簡單機(jī)械的原理和應(yīng)用。2創(chuàng)新應(yīng)用探索思考簡單機(jī)械在生活中有哪些應(yīng)用，并嘗試設(shè)計(jì)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)。綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證力學(xué)定律實(shí)驗(yàn)器材滑輪組、杠桿、斜面、重物實(shí)驗(yàn)步驟測量相關(guān)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論創(chuàng)新應(yīng)用探索1機(jī)械設(shè)計(jì)與創(chuàng)新探索新的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，以提高效率、降低成本、改善性能。2智能機(jī)械與自動(dòng)化研究將智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和自主操作。3可持續(xù)發(fā)展開發(fā)環(huán)保節(jié)能的機(jī)械設(shè)計(jì)，減少能源消耗和環(huán)境污染。知識梳理與總結(jié)功的定義力在力的方向上移動(dòng)的距離，是物體能量變化的量度。功率單位時(shí)間內(nèi)完成的功，反映了做功的快慢。機(jī)械原理簡單機(jī)械包括杠桿、滑輪、斜面、輪軸等，它們可以省力或省距離。重點(diǎn)知識回顧1功的概念力對物體做功的條件：力的大小、力的方向、物體在力的方向上發(fā)生的位移2功的計(jì)算公式W=F*s，其中W為功，F(xiàn)為力，s為物體在力的方向上發(fā)生的位移3功率的概念功率是描述做功快慢的物理量，表示單位時(shí)間內(nèi)所做的功4簡單機(jī)械的原理杠桿、斜面、滑輪、輪軸等簡單機(jī)械可以省力或改變力的方向常見考點(diǎn)預(yù)測功的計(jì)算理解功的概