教育专题：《简单机械和功》复习课件.ppt

知识框架知识框架简简单单机机械械和和功功简单机械简单机械功功功的功的计算计算滑轮滑轮杠杆杠杆做功的两个必要因素做功的两个必要因素功功机械效率机械效率功率功率功的功的单位单位省力杠杆省力杠杆等臂杠杆等臂杠杆费力杠杆费力杠杆动动滑轮滑轮定滑轮定滑轮要要 点点 指指 南南第二部分：功第二部分：功 功率功率第一部分：四种机械第一部分：四种机械第三部分：机械效率第三部分：机械效率第一部分：四种机械第一部分：四种机械一、杠杆江苏科技版江苏科技版杠杠杆杆定义五要素说明支点支点(O O)动力动力(F F1 1)动力臂动力臂(L L1 1)阻力阻力(F F2 2)使杠杆转动的力使杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力（方向判断）方向判断）阻力臂阻力臂(L L2 2)从支点到阻力作用线的距离从支点到阻力作用线的距离杠杆绕着转动的固定点杠杆绕着转动的固定点从支点到动力作用线的距离从支点到动力作用线的距离在在 的作用下绕着的作用下绕着 转动的硬棒转动的硬棒力力固定点固定点1 1、动力、阻力都是杠杆受的力，所以、动力、阻力都是杠杆受的力，所以作用点在杠杆上作用点在杠杆上2 2、动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动、动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向相反的方向相反一点、二力、二臂一点、二力、二臂江苏科技版江苏科技版点点 拨拨杠杆可直可曲。杠杆可直可曲。有些情况下可将杠杆实际转一下，来帮有些情况下可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如钓鱼杆、铁锹等。助确定支点。如钓鱼杆、铁锹等。力臂画法：力臂画法：一找支点、二画线、三连距离、四标签一找支点、二画线、三连距离、四标签。找支点找支点O O；画力的作用线画力的作用线（虚线）（虚线）画力臂画力臂（过支点垂直力的作用线作垂线）（过支点垂直力的作用线作垂线）标力臂标力臂（大括号或背向箭头）（大括号或背向箭头）易错点：易错点：画力臂时，千万不要把支点到力的作用点的连线误认为画力臂时，千万不要把支点到力的作用点的连线误认为是力臂。是力臂。F2 作出图中杠杆OA的动力F1、阻力F2以及动力臂L1和阻力臂L2下图中关于F1力臂的作图中，正确的是()杠杠杆杆的的平平衡衡条条件件1 1、杠杆的平衡是指杠杆、杠杆的平衡是指杠杆静止不静止不转动转动或杠杆或杠杆匀速转动匀速转动。答答:避免杠杆自重对实验的影响；避免杠杆自重对实验的影响；便于从杠杆上直接读出力臂。便于从杠杆上直接读出力臂。2 2、为什么调节杠杆两端的为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡？螺母使杠杆在水平位置平衡？3、如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？、如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？答答:左高左移，右高右移。左高左移，右高右移。实实验验次次数数动力动力F F1 1/N/N动力臂动力臂 l l1 1/cm/cm动力动力动力臂动力臂 F F1 1l l1 1/（N Ncmcm）阻力阻力F F2 2/N/N 阻力臂阻力臂 l l2 2/cm/cm阻力阻力阻力臂阻力臂 F F2 2l l2 2/（N Ncmcm）1 12 23 3研究杠杆的平衡条件记录表格问题：此实验中要改变弹簧测力计的问题：此实验中要改变弹簧测力计的位置、所挂钩码的数量和位置进行多位置、所挂钩码的数量和位置进行多次实验，其目的是什么？次实验，其目的是什么？答：一次数据具有偶然性，多次测答：一次数据具有偶然性，多次测量才能得到普遍规律。量才能得到普遍规律。杠杆的平衡条件也称杠杆的平衡条件也称 。动力动力动力臂动力臂 =阻力阻力阻力臂阻力臂F F1 1L L1 1=F F2 2L L2 2 在杠杆平衡时在杠杆平衡时动力最小动力最小问题中，问题中，阻力阻力阻阻力臂力臂为一定值，要使动力最小，必须使为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大动力臂最大，要使动力臂最大需要做到：要使动力臂最大需要做到：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。点点 拨拨杠杆原理杠杆原理提醒：提醒：杠杆的平衡不是力的杠杆的平衡不是力的“平衡平衡”，而是而是“力与力臂的乘积的平衡力与力臂的乘积的平衡”如图甲，将一根粗细均匀的木棒放在水平地面如图甲，将一根粗细均匀的木棒放在水平地面上，稍微抬起一端至少用力上，稍微抬起一端至少用力100N，则木棒的，则木棒的重力约是重力约是_N.图乙则是一根粗细不均匀图乙则是一根粗细不均匀的木棒，若稍微抬起一端，抬起的木棒，若稍微抬起一端，抬起_端所用端所用力较大力较大.（粗（粗/细）若将乙图中木棒如图丙吊起，细）若将乙图中木棒如图丙吊起，刚好在图示位置平衡，如果沿吊起处的虚线部刚好在图示位置平衡，如果沿吊起处的虚线部分将木棒分割成粗、细两段，则分将木棒分割成粗、细两段，则_段较段较重（粗重（粗/细）细）200N，粗，粗，粗，粗.1.省力杠杆，费距离。省力杠杆，费距离。2.费力杠杆，省距离。费力杠杆，省距离。3.不省力也不费力。不省力也不费力。F1 F2 O L1 L2 杠杠 杆杆 的的 分分 类类注意：注意：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便要省距离决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便要省距离时，应选费力杠杆。时，应选费力杠杆。1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：使用时，使用时，使用时，使用时，固定不动的滑轮固定不动的滑轮固定不动的滑轮固定不动的滑轮2.2.2.2.实质：实质：实质：实质：。3.3.3.3.特点特点特点特点：。定滑轮定滑轮F1F2l2l1O轴的位置轴的位置等臂杠杆等臂杠杆不省力但可以改变动力方向不省力但可以改变动力方向二、滑轮动滑轮：动滑轮：动滑轮：动滑轮：1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：使用时，轴的位置随被拉物体使用时，轴的位置随被拉物体使用时，轴的位置随被拉物体使用时，轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮一起运动的滑轮一起运动的滑轮一起运动的滑轮2.2.2.2.实质：实质：实质：实质：。3.3.3.3.特点：特点：特点：特点：，动力移动距离是阻力移动距离的动力移动距离是阻力移动距离的动力移动距离是阻力移动距离的动力移动距离是阻力移动距离的 。动滑轮动滑轮F1F2Ol1l2动力臂是阻力臂两倍的杠杆动力臂是阻力臂两倍的杠杆使用单个动滑轮最多可以省一半力使用单个动滑轮最多可以省一半力但不能改变施力方向但不能改变施力方向两倍两倍滑轮组：滑轮组：1.1.定义：定义：动滑轮与定滑轮的组合动滑轮与定滑轮的组合2.2.每一类滑轮组绳子绕法有两种每一类滑轮组绳子绕法有两种3.3.特点：特点：省力又可以改变施力方向省力又可以改变施力方向F=F=（G+GG+G动动）/n/n n n是与动滑轮相连的绳子段数是与动滑轮相连的绳子段数滑轮组滑轮组如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由4个定滑个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降假在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：问题：(1)假设衣服和晾衣架假设衣服和晾衣架(含动滑轮含动滑轮)等的总重是等的总重是50N，则静止时绳子拉力是，则静止时绳子拉力是 N；(各各种摩擦力忽略不计种摩擦力忽略不计)(2)要使衣架横梁上升要使衣架横梁上升1m，则绕进旋轮上的，则绕进旋轮上的绳子长度是绳子长度是 m；(1)125 (2)4三、轮轴1.实质：可以连续转动的杠杆实质：可以连续转动的杠杆2.特点：省力，费距离特点：省力，费距离四、斜面1.作用：省力作用：省力（推力（推力F总小于物重总小于物重G，在高度相同的条件下斜面越长越省力），在高度相同的条件下斜面越长越省力）2.特点：可以省力，但不能省功特点：可以省力，但不能省功3.原理：利用功的原理工作原理：利用功的原理工作（Fs=Gh+fs）第二部分：功第二部分：功 功率功率1.1.功等于功等于 跟物体在力的方向上通过的跟物体在力的方向上通过的 的乘积。的乘积。距离距离功功力力2.2.公式：公式：WFs3.3.做功的两个必要条件：做功的两个必要条件：对物体要有力的作用对物体要有力的作用物体要在力的方向上通过一定的距离物体要在力的方向上通过一定的距离W=Gh1 1、概念：、概念：叫做功率。叫做功率。3 3、公式：、公式：。4 4、单位：、单位：国际单位：国际单位：，符号，符号 。常用单位常用单位：、。2 2、意义：、意义：功率是表示功率是表示 的物理量。的物理量。P=Wt功功率率功与做功所用时间的比功与做功所用时间的比物体做功快慢物体做功快慢瓦特瓦特W 千瓦（千瓦（KW）兆瓦（兆瓦（MW）第三部分：机械效率第三部分：机械效率模型一模型一 杠杆杠杆模型二模型二 滑轮组滑轮组 模型三模型三 斜面斜面1.1.有用功有用功（W有用有用）：）：为达到目的必须做的功为达到目的必须做的功2.2.额外功额外功（W额外额外）：为达到目的不需要做但不得不做为达到目的不需要做但不得不做的功（的功（做功）做功）3.3.总功总功（W总总）：）：为达到目的实际做的功为达到目的实际做的功 W总总=W有用有用+W额外额外 4.机械效率（机械效率（）：有用功与总功的比值有用功与总功的比值 公式：公式：。克服摩擦和机械重力克服摩擦和机械重力有用功、额外功、总功、机械效率有用功、额外功、总功、机械效率W有有 W总总 100%100%水平拉动物水平拉动物 体体竖竖直直提提升升物物体体利用斜面提升物体利用斜面提升物体一台起重机将重一台起重机将重36003600N N的货物的货物提高提高4 4m m。如果额外功是如果额外功是96009600J J，起重机做的有用功是多少起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是？总功是多少？机械效率是多少？多少？如图如图,滑轮组将重滑轮组将重100N的物体匀速提升的物体匀速提升2m，拉力做功，拉力做功250J，不计绳重和摩擦，不计绳重和摩擦，(1)此时滑轮的机械效率是多大？此时滑轮的机械效率是多大？（2）如匀速提升）如匀速提升200N的重物，的重物，拉力的功率为拉力的功率为22.5W，则重物，则重物上升的速度多大？上升的速度多大？工工人人利利用用图图所所示示的的滑滑轮轮组组将将重重400N400N的的物物体体向向上上匀匀速速提提起起2m2m。所所用用拉拉力力为为250N250N，滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率是是多多少少？若若用用此此滑滑轮轮组组将将重重900N900N的的物物体体竖竖直直向向上上匀匀速速提提升升2m2m，拉拉力力在在这这一一过过程程中中所所做做的的功功是是多多少少？(不不计计绳绳重和摩擦的力重和摩擦的力)如图，物体如图，物体G G在拉力在拉力F F的作用下作匀速直线运的作用下作匀速直线运动，拉力所做的功是动，拉力所做的功是600J600J，物体向左移动了，物体向左移动了2m,2m,滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是8080，求：，求：额外功时多少？额外功时多少？拉力拉力F F是多少是多少？物体所受的摩擦力是多大？物体所受的摩擦力是多大？江苏科技版江苏科技版钩码提升的高度钩码提升的高度h h 、，、.拉力拉力F F绳的自由端移动的距离绳的自由端移动的距离s s钩码重力钩码重力G G弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计弹簧测力计必须 ，拉动弹簧测力计使钩码升高，以保证测力计示数大小不变。竖直方向上匀速拉动竖直方向上匀速拉动测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率【说明】不影响滑轮组机械效率。重物提升高度重物提升高度W有有 W总总 100%100%100%100%提高机械效率的方法：提高机械效率的方法：第一是减小第一是减小 ，（、）；）；第二是增加第二是增加 。减小机械自重减小机械自重减小机械之间的摩擦减小机械之间的摩擦同一个滑轮组同一个滑轮组提起不同重力的重物时，重物的提起不同重力的重物时，重物的重重力越大力越大，机械效率越，机械效率越高高。不同的滑轮组不同的滑轮组提起相同重力的重物时，滑轮组中提起相同重力的重物时，滑轮组中动滑轮的重力越大动滑轮的重力越大，机械效率越，机械效率越低低。额外功额外功有用功有用功某某同同学学准准备备做做“测测定定滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率”的的实实验验，选选择择器器材材有有：弹弹簧簧测测力力计计、钩钩码码、铁铁架架台台、定定滑滑轮轮、动动滑滑轮轮各一个、一根足够长的细绳。各一个、一根足够长的细绳。（1 1）他所选的器材少了）他所选的器材少了_（2）补足器材后，该同学进行了如下实际操作）补足器材后，该同学进行了如下实际操作A A将将滑滑轮轮组组安安装装在在铁铁架架台台上上，在在滑滑轮轮组组下下方方挂挂好好钩钩码码，在细绳的一端系住弹簧测力计在细绳的一端系住弹簧测力计B B记下钩码和弹簧测力计的起始位置记下钩码和弹簧测力计的起始位置C.C.向上提起弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数向上提起弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数D D测量出钩码提升的高度和弹簧测力计移动的距离测量出钩码提升的高度和弹簧测力计移动的距离E.E.将有关数据填入表格中，并进行必要的计算。将有关数据填入表格中，并进行必要的计算。上上述述步步骤骤中中，有有一一项项需需要要做做出出重重要要补补正正，该该项项需需补补正正的的内容是内容是_刻度尺刻度尺C 步骤中，匀速步骤中，匀速向上提起弹簧测力计向上提起弹簧测力计实验中可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械实验中可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率。分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？效率。分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？实验次数实验次数物理量物理量l23钩码重钩码重GN446钩码上升高度钩码上升高度hm0.10.10.1绳端拉力绳端拉力FN1.81.42.4绳端移动距离绳端移动距离sm0.30.50.3机械效率机械效率745783n=5n=3甲甲 乙乙 甲甲 1、根据、根据 的关系选择实验所用的滑的关系选择实验所用的滑轮组轮组.h和和s总结：总结：2、使用不同的滑轮组提升相同的重物时动、使用不同的滑轮组提升相同的重物时动滑轮越重，滑轮组的机械效率滑轮越重，滑轮组的机械效率。3、使用同一滑轮组，、使用同一滑轮组，方法，方法，可以提高滑轮组的机械效率。可以提高滑轮组的机械效率。增加物体重力增加物体重力越低越低斜面的机械效率斜面的机械效率小明学过机械效率后，提出了一个问题：小明学过机械效率后，提出了一个问题：“影响斜面机械效率的因素有哪些？影响斜面机械效率的因素有哪些？”针对针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：究实验，并记录实验数据如下：FshG例题分析：斜面的机械效率例题分析：斜面的机械效率实实验验次次数数倾斜倾斜程度程度物物体体重重G/N物物上上升升h/m拉拉力力F/N物物移移动动s/m有有用用功功W/J总总功功W/J机械机械效率效率1较缓较缓50.11.60.50.50.863%2较陡较陡50.152.20.50.751.168%3最陡最陡50.253.10.5 1.25 1.55 81%1.请将第三次实验数据填全。请将第三次实验数据填全。2.通过对上述数据的分析，你对斜面机械效通过对上述数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论：率的问题可获得的初步结论：_ _3.小明还探究了斜面机械效率与物重的关系，小明还探究了斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变？实验时应控制哪些条件不变？_。4.小明通过实验获得了以下数据：小明通过实验获得了以下数据：在其他条件不变的情况下，在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越高。斜面越陡，机械效率越高。斜面倾斜程度斜面倾斜程度例题分析：斜面的机械效率例题分析：斜面的机械效率实实验验次次数数倾斜倾斜程度程度物物体体重重G/N物物上上升升h/m拉拉力力F/N物物移移动动s/m有有用用功功W/J总总功功W/J机械机械效率效率4较缓较缓50.151.60.75 0.751.263%5同上同上100.153.20.751.52.463%6同上同上150.154.80.75 2.253.663%通过对上述数据的分析，得到的实验结论：通过对上述数据的分析，得到的实验结论：_。斜面的机械效率高低与物体的重力无关斜面的机械效率高低与物体的重力无关如图如图23甲所示是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情甲所示是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形，所用动滑轮和筐受到的总形，所用动滑轮和筐受到的总重力为重力为20N。某次操作中，将重。某次操作中，将重423N的泥土以的泥土以0.4m/s的速度的速度匀速提起，在此过程中工人的拉力匀速提起，在此过程中工人的拉力F所做所做的功随时间变化的图像如图乙所示。细绳的质量忽略不计。的功随时间变化的图像如图乙所示。细绳的质量忽略不计。W/J求：求：（1）拉力）拉力F做功的功率做功的功率（2）利用该装置提升泥土的机械效率；）利用该装置提升泥土的机械效率；（3）在提起泥土上升）在提起泥土上升3m的过程中，拉力的过程中，拉力F克服摩擦力做的功。克服摩擦力做的功。W/J27.（1）180W；（2）94%；（3）21J小明在小明在“测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行实验，实验的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行实验，实验数数据如下表据如下表（1）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度()，与所提物体的重力大小，与所提物体的重力大小()；（均选填；（均选填“有关有关”或或“无关无关”（2）请用实验中所测量的物理量符号写出计算机械效率的表达式）请用实验中所测量的物理量符号写出计算机械效率的表达式()，并算出第，并算出第4次实验的机械效率为次实验的机械效率为()；（3）如果换用图乙所示装置进行实验，把同一重物提升相同高度，）如果换用图乙所示装置进行实验，把同一重物提升相同高度，需要做的额外功更需要做的额外功更()，所以机械效率更，所以机械效率更()；（均选填；（均选填“大大”或或“小小”）（4）关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的）关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是是()A提升越重的物体，机械效率越大提升越重的物体，机械效率越大B总功越大，机械总功越大，机械效率一定越大效率一定越大C额外功越大，机械效率一定越小额外功越大，机械效率一定越小D同一机械的机械同一机械的机械效率是恒定不变的效率是恒定不变的（5）在正确操作该实验时，应该沿着竖直方向匀速拉动弹簧测力）在正确操作该实验时，应该沿着竖直方向匀速拉动弹簧测力计，若某同学在实验时加速拉动弹簧测力计，则所测得的滑轮组计，若某同学在实验时加速拉动弹簧测力计，则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将机械效率与正确操作实验相比将()（选填（选填“偏大偏大”、“不变不变”或或“偏偏小）小）（1）无关；有关；（）无关；有关；（2）GhFs100%；80%；（；（3）大；小；（）大；小；（4）A；（；（5）偏小）偏小