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1、第十讲 简单机械和功,考点梳理,知识精讲,简单机械和功,杠杆,杠杆,杠杆的平衡条件,分类及应用,滑轮,功,力学中的功,功的计算,常考举例,功率,功的分类,机械效率,杠杆,杠杆定义：如图所示，一根硬棒，在力的作用下能绕着_转动，这根硬棒就是杠杆., _：杠杆可以绕其转动的点O. _：使杠杆转动的力F1. _：阻碍杠杆转动的力F2. 动力臂：从支点O到_的距离l1. 阻力臂：从支点O到_的距离l2.,五要素,固定点O,支点,动力,阻力,动力作用线,阻力作用线,杠杆的平衡条件:动力动力臂阻力阻力臂.用F1、F2、l1、l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆的平衡条件可以写为：_.,F1l1=F
2、2l2,省力但,=,费距离,等臂,力,s=h,的方向,省力,能改变力,s=2h,的方向而,且费距离,省力,不,省力,力的方向,s=nh,其他简单机械,轮轴的实质：一个可以连续旋转的 _.,使用斜面的特点：_力 _距离；高度相同，斜面越长，越 _力.,杠杆,省,费,省,力学中的功,定义：物理学中，把力与物体在 _ _通过的距离的乘积称为机械功，简称功.,做功的两个必要因素：一个是 _ _；另一个是 _ _.,不做功的三种情况,力的方向,作用在物体,物体在这个力的方向上移,上,上的力,动的距离,不做功的三种情况,1.有力没有 _.例如：用力搬石头而没有搬动. 2.有距离没有 _.例如：小车在水平光
3、滑平面上做匀速直线运动. 3.力与距离 _.例如：人提着滑板在水平路面上行走.,距离,力,垂直,功的计算,定义：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 _.,公式：W= _，其中F表示力，单位是牛，s表示物体沿力的方向移动的距离，单位是米，W表示功，单位是牛米，它有一个专门的名称叫做焦耳，简称 _，符号是 _.,乘积,Fs,焦,J,常考举例：将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为2 J；从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功1 J.,定义： _与 _之比叫做功率，是表示做功 _的物理量.它在数值上等于 _内所做的功.,表达式：P _.在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间
4、的单位是秒，则功率的单位是 _,简称 _，符号是 _，其他常用功率单位是 _.注：P=Fv(匀速直线运动).,单位换算：1 kW= _W.,常考举例：中学生跳绳的功率约为60 W；优秀运动员短时间运动的功率约一千瓦；小轿车的功率为数十千瓦至数百千瓦.,功,做功所用时间,快慢,单位时间,瓦特,瓦,W,千瓦,1 000,功的分类,有用功：无论是否使用简单机械，必须要做的功，用W有表示. 额外功：使用简单机械时，并非我们需要而又不得不做的功，用W额表示. 总功：有用功与额外功之和，用W总表示，即：W总 _.,W有+W额,机械效率,定义：将有用功跟 _的比值叫做机械效率，用符号 _表示.,公式： _.
5、,功的原理：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是 _总功，所以机械效率总是小于1.,提高机械效率的措施：改进结构，使机械更合理，更轻巧等.,总功,小于,一,重难点突破,杠杆相关作图,例1题图,例1 如图是静止在水平地面上的拉杆旅行箱的示意图，O是轮子的转轴，O是箱体的重心.以O为支点，画出力F的力臂和箱体所受重力的示意图.,例1题答图,如答图所示,L,G,杠杆力臂的作图步骤： 一找点：首先在杠杆的示意图上，确定支点O. 二画线：画出动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长. 三作垂线段：从支点O向力的作用线引垂线，作出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂. 四标长和
6、短：力臂用实线，在两端加箭头表示（或用虚线表示并用大括号标明）力臂，并在旁边标上相应的字母如L1或L2，来表示动力臂和阻力臂.,二,滑轮组的省力情况及机械效率大小的判断,例2题图,例3题图,例2 用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力_乙所用的拉力；甲滑轮组的效率_乙滑轮组的效率（均选填“大于”“等于”或“小于”）.,大于,等于,例3 如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的是（忽略绳重和摩擦）( ) A. 改变绕绳方式 B. 减小动滑轮的质量 C. 减小提升重物的高度 D. 减小被提升物的质量,B,
7、（1）滑轮组中承担物重的绳子段数n的判断方法： n可以通过“隔离法”来确定，如上图所示，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮（或者有几段绳子与动滑轮相连），n就等于几.,（2）滑轮组省力情况的分析： 不考虑摩擦力和机械本身的重力时，F= G物； 只考虑动滑轮的重力，不计摩擦和绳重时， F (G滑+G物). (3)绳子自由端移动距离与物体移动距离的判断： 滑轮组纵放，即使用滑轮组拉着物体在竖直方向上运动时，物体移动距离与绳子自由端移动距离的关系：s绳=nh物.,滑轮组横放，即使用滑轮组拉着物体在水平方向上运动时，物体移动距离与绳子自由端移动距离的关系：s绳=ns物. (4)滑轮组
8、的组装根据承担物重的绳子段数n的奇偶性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”： n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上； n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上.,三,功、功率的计算,例4 一辆汽车以20 m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1 500 kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，则牵引力为_N，此时汽车的功率为_kW，重力做的功为_J（取g=10 N/kg）.,60,3103,0,例5 如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组.某次作业时，行车用时9 s将重6 000 N的货物匀速竖直提升3 m，接着又在水平方向移动6 m，则行车在水平移动货物的过程中，对货物重力所做的功是
9、_J.在竖直提升货物的过程中，对货物重力所做的功是_J，行车滑轮组提升货物时的功率为_W.,例5题图,2 000,0,18 000,四,机械效率的计算,例6题图,例6 如图甲所示，用弹簧测力计将重为3.9 N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为_N，已知斜面的高为2 m，长为4 m，则拉力做功为_J，斜面的机械效率为_.若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5 m，当其机械效率与斜面相同时，竖直向上的拉力为_N，该过程所做的额外功为_J.,0.65,2.6,10.4,75%,1.73,机械效率的计算公式为 ,对于四种简单机械的机械效率的计算总结如下:,实验,实验突破,基础小实验,1
10、.如图所示的蜡烛跷跷板，用小刀对蜡烛的两端进行加工，使跷跷板能在水平位置平衡，点燃蜡烛的两端，蜡烛上下摆动，跷跷板应用了原理_.,命题点 杠杆的平衡条件,杠杆平衡,_.,2. 如图所示，在用图示三种方法提升重物的过程中，比较弹簧测力计的示数可得出定滑轮的特点：_ _；动滑轮的特点：,命题点 动滑轮和定滑轮的特点,省力，但不改变力的方向且费距离,不省力，但可以改变,力的方向,教材重点实验,实验一,探究杠杆的平衡条件,命题点： 1. 杠杆平衡螺母的调节(左高左调，右高右调) 2. 让支点处于杠杆中央的目的(减小杠杆自身重力对实验造成的影响) 3. 调节杠杆使其在水平位置平衡的目的(便于精确测量力臂
11、) 4. 弹簧测力计的使用和读数,5. 在杠杆平衡时，两边同时增减砝码后杠杆是否平衡的判断（看两边的力和力臂的乘积是否相等，若不相等，则哪边的乘积大，杠杆就向哪边倾斜） 6. 测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化(测力计的示数将变大，因为拉力的力臂变小了) 7. 实验进行多次的目的(一次实验数据具有偶然性，多次实验结论才具有普遍性),8. 实验评估 实验结论： 动力动力臂阻力阻力臂（F1L1=F2L2）,例1 如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位：N）等实验器材探究杠杆的平衡条件，在探究实验中,例1题图,（1）在挂钩码前，小组发现杠杆
12、左端高右端低（如图所示），应将杠杆两端的平衡螺母向调节_（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了方便读出_. （2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙），这时杠杆两侧受到的作用力大小_（选填“大于”“等于”或“小于”）各自钩码所受重力大小.若在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆_端将下沉（选填“左”或“右”）.,左,力臂,左,等于,（3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉，在A处挂上适当的钩码，使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计读数为_，钩码总质量为_kg.(g取10 N/kg),3.0
13、 N,0.2,【解析】（1）杠杆重心右移应将平衡螺母向左调节，直至重心移到支点处；由于力臂是支点到力的作用线的垂直距离，调节杠杆在水平位置平衡时，可以方便的读出力臂；（2）杠杆两侧受到的作用力大小等于各自钩码所受重力大小；设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重力为G，分别加挂一个相同的钩码后；左边5G3 L，右边7G2L，左边右边，所以，杠杆不能平衡，杠杆右端上升，左端下沉；,（3）题图中弹簧测力计的分度值为0.2 N，弹簧测力计的示数为3.0 N；设杠杆的一个小格为L，钩码的质量为G，根据杠杆平衡条件可得， G3L3.0 N2L，则 ,所以钩码的总质量 .,_（选填“能”或“不能”），理由是_
14、_.,（1）实验时，让支点在杠杆的中央是为了_ _.,补充设问（3）题图,减小,杠杆自身重力对实验造成的影响,只做一次实验得出的结论往往具有偶然性和片面性，不具普遍性,（2）某同学进行正确的实验操作后， 能不能根据一组数据得出探究结论？,不能,（3）若用如图所示的平衡装置进行实验，将弹簧测力计逐渐向右倾斜时，仍要使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_,弹簧测力计的示数将_（均选填“变大”“变小”或“不变”）.,变大,变小,（4）下表是实验中的得到的数据，据此分析可以发现这次实验的不妥之处_ _.,动力臂是阻力臂的,两倍，实验数据不具有普遍性,实验二,测量滑轮组的机械效率,命题点： 1. 测量器材(弹簧测力计和刻度尺) 2. 弹簧测力计的读数 3. 根据绳子的段数，画出滑轮组的绕法 4. 弹簧测力计的拉动方式(匀速竖直向上运动，保证拉力等于弹簧测力计的示数),5. 有用功、总功、机械效率的计算(W有Gh、 W总=Fs、 ) 6. 实验中分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置的目的（测量钩码和弹簧测力计移动的距离） 7. 影响滑轮组机械效率大小的因素(滑轮组的机械效率与物体的重力、机械间的摩擦力、动滑轮的重力有关)
