《高中物理 第三章 第5节 机械课件 新人教版选修22》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第三章 第5节 机械课件 新人教版选修22（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械第一部分：四种机械第一部分：四种机械一、杠杆一、杠杆1、杠杆定义：、杠杆定义：一根在一根在力力的作用下可绕一的作用下可绕一固定固定点点转动的转动的硬硬棒，叫做杠杆。棒，叫做杠杆。 支点支点：杠杆绕其转动的点：杠杆绕其转动的点 O O 动力动力：使杠杆转动的力：使杠杆转动的力 F1F1 阻力阻力：阻碍杠杆转动的力：阻碍杠杆转动的力 F2F2 动力臂动力臂：从支点到动力作用：从支点到动力作用线线的垂直距离的垂直距离L1L1 阻力臂阻力臂：从支点到阻力作用：从支点到阻力作用线线的垂直距离的垂直距离L2L2力臂力臂是从支点到力的作用是从支点到力的作用线线的垂直距离。的垂直距离。力的作用线力的作用线
2、：过力的作用点沿力的方向所画的直线：过力的作用点沿力的方向所画的直线2 2、五要素、五要素o.AF1.BF2l2l1什么叫什么叫力臂力臂？从从支点支点到到力的作用线力的作用线的的垂直距离垂直距离。怎样找力臂？怎样找力臂？方法：方法：(1)点点:应先找出支点的位置，应先找出支点的位置，(2)线线:再沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线，再沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线，(3)垂直垂直:然后从支点作这些力的作用线的垂线。然后从支点作这些力的作用线的垂线。(4)标号标号:这个垂线就是力臂。这个垂线就是力臂。下图是一种常见活塞式抽水机的示意图，下图是一种常见活塞式抽水机的示意图，在图中画出手柄所
3、受动力在图中画出手柄所受动力F F1 1的力臂和阻力。的力臂和阻力。 (3)动力臂动力臂阻力臂阻力臂, 省力杠杆（省力、费距离）省力杠杆（省力、费距离） (2)动力臂动力臂=阻力臂阻力臂, 等臂杠杆等臂杠杆3、杠杆分类、杠杆分类:例例1、图4是一种垃圾是一种垃圾夹的的结构示意构示意图.拉拉绳的一端固定的一端固定在手把上，另一端穿在手把上，另一端穿过空心管杆后与两空心管杆后与两夹爪的一端相爪的一端相连接接.当用力捏手把当用力捏手把时，夹爪在拉爪在拉绳的作用下可的作用下可夹持物持物体，同体，同时弹簧被簧被压缩；当松开手把；当松开手把时，夹爪在爪在弹簧的簧的作用下恢复原状作用下恢复原状.在使用在使用
4、过程中，手把和程中，手把和夹爪分爪分别是是( )A省力杠杆省力杠杆费力杠杆力杠杆B费力杠杆力杠杆省力杠杆省力杠杆 C省力杠杆省力杠杆省力杠杆省力杠杆D费力杠杆力杠杆费力杠杆力杠杆A例例2.汶川地震中，汶川地震中，滚滚的山石的山石挡住了道路。增援人住了道路。增援人员要用撬要用撬棒撬开山石，分棒撬开山石，分别沿如沿如图所示的四个方向用力，其中最省力所示的四个方向用力，其中最省力的是的是( )A.沿沿F1方向方向B.沿沿F2方向方向C.沿沿F3方向方向D.沿沿F4方向方向C例例3 3、如图所示杠杆，在、如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆垂直的始终与杠杆垂直的力力F F，当，当杠杆由如图
5、实线位置匀速转动到虚线位置时，杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，F F大小的变化大小的变化情况是情况是（ ） A大小不大小不变 B由小由小变大大 C先先变大后大后变小小 D先先变小后小后变大大GOAC例例4、如、如图6所示，所示，长1.6m、粗、粗细均匀的金属杆可以均匀的金属杆可以绕O点在点在竖直平面内自由直平面内自由转动，一拉力，一拉力位移位移传感器感器竖直作用在杆上，并能使杆始直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。保持水平平衡。该传感器感器显示其拉力示其拉力F与作用点到与作用点到O点距离点距离x的的变化化关系如关系如图7所示。据所示。据图可知金属杆重可知金属杆重A5 N B10 N
6、 C20 N D40 N4 4、探究杠杆的平衡条件、探究杠杆的平衡条件(1)(1)杠杆的平衡杠杆的平衡是指杠杆静止不是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。转动或杠杆匀速转动。答答: :使杠杆自身的重力作用线使杠杆自身的重力作用线通过支点上，这样就通过支点上，这样就抵消了杠杆抵消了杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响自身的重力对杠杆平衡的影响(2)(2)为什么要调节杠杆两端的为什么要调节杠杆两端的螺母使杠杆在螺母使杠杆在水平位置水平位置平衡？平衡？(3)(3)为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码，为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码位置，使杠杆在调节钩码位置，使杠杆在水平位置水平位置重新平重新平衡？
7、衡？答答: :便于测量力臂便于测量力臂实验次数动力F1/N动力臂 l1/cm动力动力臂 F1l1阻力F2/N 阻力臂 l2/cm阻力阻力臂 F2l2112212233232214探究杠杆的平衡条件例例5 5在在“探究杠杆平衡条件探究杠杆平衡条件”的实验中，先把杠杆的中点支在支的实验中，先把杠杆的中点支在支架上，杠杆停在如图甲所示的位置，此时杠杆处于架上，杠杆停在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 ( (填填“平衡平衡”或或“不平衡不平衡”) )状态为了使杠杆在水平位置平衡，可以状态为了使杠杆在水平位置平衡，可以调节右端的平衡螺母，使它向调节右端的平衡螺母，使它向 ( (填填“左左”或或“右右”)
8、)移动在移动在杠杆上挂杠杆上挂2N2N的重物，如图乙所示，杠杆静止时弹簧秤的示数为的重物，如图乙所示，杠杆静止时弹簧秤的示数为 N N，将所挂的重物往左移，将所挂的重物往左移1 1格，杠杆重新平衡后，弹簧称的示格，杠杆重新平衡后，弹簧称的示数会数会 ( (填填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”) )平衡平衡右右4变大变大 二、滑轮二、滑轮1 1、定滑轮的特点：、定滑轮的特点：使用定滑轮不使用定滑轮不能省力能省力, ,但可以改变力的方向但可以改变力的方向2 2、动滑轮的特点：、动滑轮的特点：使用动滑轮能使用动滑轮能省（一半）力，省（一半）力，但不可以改变力但不可以改变力的方向的方向3 3
9、、滑轮组的特点、滑轮组的特点：既可省力，又可改变施力的方向：既可省力，又可改变施力的方向FFGG实验结果：实验结果：12FG13FG拉力拉力F的大小的大小与与吊吊起起动滑轮动滑轮的绳子股数的绳子股数n有关。有关。n=2n=3滑轮组的特点及作用滑轮组的特点及作用：既可省力，又可改变施力的方向既可省力，又可改变施力的方向FFGG12FG13FG不计绳重、动滑轮重及摩擦不计绳重、动滑轮重及摩擦三、轮轴三、轮轴1、实质：省力杠杆、实质：省力杠杆2、特点：省力，费距离、特点：省力，费距离四、斜面四、斜面1、作用：省力、作用：省力2、特点、特点：斜面坡度越斜面坡度越小，越省力；小，越省力；第二部分：功第二
10、部分：功 功率功率一、功一、功1、做功的两个必要因素：、做功的两个必要因素：（1）有力作用在物体上；）有力作用在物体上；（2）物体在这个力的方向上）物体在这个力的方向上移动一段距离移动一段距离2、功的定义：力和物体在力的方向上移、功的定义：力和物体在力的方向上移动距离的乘积动距离的乘积3、功的计算：、功的计算：W=FSW=Gh二、功率二、功率2、定义：功与做功所用时间的比值、定义：功与做功所用时间的比值1、意义：表示做功快慢、意义：表示做功快慢3、公式：、公式：P=W/t4、人做功的功率几十瓦到几百瓦之、人做功的功率几十瓦到几百瓦之间间例例5、估测上楼时的功率：、估测上楼时的功率：1、实验原理
11、是什么、实验原理是什么?2、需要测哪些物理量？、需要测哪些物理量？3、需要哪些器材？、需要哪些器材？器材：器材：磅秤、刻度尺、秒表磅秤、刻度尺、秒表物理量：物理量： 质量质量m、高度、高度h、时间、时间s例例7、提高机、提高机车的的额定功率是定功率是铁路路进一步提速一步提速要解决的一个重要要解决的一个重要课题。机。机车的的输出功率等出功率等于于牵引力与速度的乘引力与速度的乘积。若列。若列车所受阻力与所受阻力与速度成正比，那么，列速度成正比，那么，列车提速前后分提速前后分别以最以最高高时速速120 km和和180 km在平直在平直轨道上匀速行道上匀速行驶时，机，机车的的输出功率之比出功率之比为A
12、23 B32 C49 D94C例例2跳跳绳是一种是一种简便易行的便易行的锻炼方式方式.图7描描绘了某同学某次跳了某同学某次跳绳时重心移重心移动的高度的高度h随随时间t变化的化的图像像.由由图像可知，他的重像可知，他的重心移心移动的最大高度的最大高度为cm.若若该同学的体重同学的体重为500N，则他他1min内克服重力做功的功率内克服重力做功的功率为W.675第三部分：机械效率第三部分：机械效率有用功有用功 ：对人们有用且必须做的功对人们有用且必须做的功额外功额外功 ：并非需要但又不得不做的功并非需要但又不得不做的功总功总功 ：有用功与额外功的总和有用功与额外功的总和 一、有用功、额外功、总功一
13、、有用功、额外功、总功 W总总=W有用有用+W额额二、二、 机机 械械 效效 率率1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率定义：有用功与总功的比值叫机械效率.2.表达式表达式: 没有！因为有用功总小于总功，所以没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于机械效率总小于1 ？ 有没有机械效率为有没有机械效率为100%100%的机械？为什么？的机械？为什么？100%三、斜面的机械效率三、斜面的机械效率斜面的机械效率与斜面的斜面的机械效率与斜面的坡度坡度和和粗糙程度粗糙程度有关。有关。当斜面的粗糙程度相同时，斜面的当斜面的粗糙程度相同时，斜面的坡度越大，机械效率越高；坡度越大，机械效率越高；当斜面的
14、坡度相同时，斜面的越光滑，当斜面的坡度相同时，斜面的越光滑，机械效率越高；机械效率越高； 例例1、实验、如图所示是小亮同学测定斜面、实验、如图所示是小亮同学测定斜面机械效率的装置图，下表是小亮同学设计的机械效率的装置图，下表是小亮同学设计的记录表格。分析表中的实验数据，你能得到记录表格。分析表中的实验数据，你能得到哪些结论？（要求写两条）哪些结论？（要求写两条） 斜面斜面倾倾斜斜程程度度小车小车重重量量G/NG/N斜面斜面高高度度h/mh/m沿斜沿斜面面拉拉力力F/NF/N斜面斜面长长s/ms/m有用有用功功W W有有/J/J总功总功W W总总/J/J机械机械效效率率较缓较缓10100.10.
15、13 31 11 13 33333较陡较陡10100.20.24 41 12 24 45050最陡最陡10100.30.35 51 13 35 56060(1)(1)同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体所用拉力越大所用拉力越大（2 2）同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体）同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体机械效率越高机械效率越高 例例2、工工人人师师傅傅常常利利用用斜斜面面把把重重物物搬搬运运到到汽汽车车上上，如如图图所所示示，汽汽车车车车厢厢底底板板高高度度h=1.5m，斜斜面面长长度度s3m，现现用用力力F沿沿着着斜斜面面把把重重力力G=1800N的的重重物
16、物匀匀速速拉拉到到车车上上，若若不不计计摩摩擦擦，拉拉力力F为为_N；若若实实际际拉拉力力F1200N，则该斜面的机械效率，则该斜面的机械效率 是是 %90075四、滑轮组的机械效率四、滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率与滑轮组的机械效率与物重物重与与动滑轮重动滑轮重有关；有关；提高滑轮组机械效率的方法有：提高滑轮组机械效率的方法有：（1）增大物重；）增大物重；（2）减小动滑轮重；）减小动滑轮重；（3）加轮滑油（减小摩擦）加轮滑油（减小摩擦）=W有用有用W总总h物物S绳绳G物物W有用有用W总总=G物物h物物F绳绳S绳绳测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率原理：原理：绳绳=G物物h物物F绳绳n
17、h物物=G物物n F绳绳计算式计算式:注意：实验过程中应注意：实验过程中应 竖直匀速拉动测力计竖直匀速拉动测力计 提高滑轮组机械效率的方法：提高滑轮组机械效率的方法：（1）增大物重；）增大物重；（2）减小动滑轮重；）减小动滑轮重；（3）减小绳重及摩擦）减小绳重及摩擦1、滑轮、滑轮组提升重物：、滑轮、滑轮组提升重物： W有用有用= Gh w总总 = FS滑轮、滑轮组的机械效率钩码重/N弹簧测力计的示数/N钩码移动的距离/m弹簧测力计移动的距离/m有用功/J总功/J机械效率31.20.10.3例例1. 在在“测定滑轮组的机械效率测定滑轮组的机械效率”的实验中，小明同的实验中，小明同学测得的数据如下
18、表所示：学测得的数据如下表所示：（1）在表中空白处写出有用功、总功和机械效率的值；）在表中空白处写出有用功、总功和机械效率的值；（2）实验时。应使弹簧测力计做）实验时。应使弹簧测力计做 运动。实验运动。实验中除弹簧测力计外，还需要的测量工具是中除弹簧测力计外，还需要的测量工具是_0.30.3683.3%匀速直线匀速直线刻度尺刻度尺次次数数钩码悬钩码悬挂点挂点钩码总钩码总重重G/N钩码移动钩码移动距离距离h/m拉力拉力F/N测力计移动测力计移动距离距离s/m机械效机械效率率/%1A点点1.50.100.70.3071.42B点点2.00.151.20.3083.31.1.用如图所示的实验装置测量
19、杠杆的机械效率实验时，竖直向用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升（1 1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F F为为 _N N，钩码总重，钩码总重G G为为1.0N1.0N，钩码上升高度，钩码上升高度h h为为0.1m0.1m，测力计移，测力计移动距离动距离s s为为0.3m0.3m，则杠杆的机械效率为，则杠杆的机械效率为 % %请写出使用该请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：杠杆做额外功的一个原因： （2 2）为
20、了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在用该实验装置，先后将钩码挂在A A、B B两点，测量并计算得到下表两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：所示的两组数据：根据表中数据，能否得出根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高钩码越重其效率越高”的结论？答：的结论？答： ；请简要说明两条理由：请简要说明两条理由： ； 0.566.7克服杠杆自重做额外功克服杠杆自重做额外功不能不能没有控制悬挂点不变没有控制悬挂点不变实验次数太少，实验次数
21、太少，数据有偶然性数据有偶然性例例3、如、如图所示，建筑工人用滑所示，建筑工人用滑轮组提升重提升重为220N的泥桶，的泥桶，动滑滑轮重重为20N，不，不计滑滑轮与与轴之之间的摩擦及的摩擦及绳重重. 若工人在若工人在5s内将内将绳子匀速向上拉子匀速向上拉6m，则泥桶上升泥桶上升_m，手拉手拉绳子的力子的力为_N，拉，拉力的功率力的功率为_W，滑，滑轮组的的机械效率机械效率为_.2809691.7 例例2、下列说法正确的是、下列说法正确的是( )A、机械效率高的机械，功率一定大、机械效率高的机械，功率一定大B、做功多的机械，功率一定大、做功多的机械，功率一定大C、做功快的机械，功率一定大、做功快的机械，功率一定大D、做功时间长的机械，功率一定大、做功时间长的机械，功率一定大C例例9如图如图所示的滑轮组，已知物重所示的滑轮组，已知物重350N，动滑轮，动滑轮重重40N(绳重及摩擦不计绳重及摩擦不计)，若重物匀速提升，若重物匀速提升2m，则，则(1)拉力拉力F为多大？为多大？(2)有用功多大有用功多大(3)总功多大总功多大(4)滑轮组的机械效率是？滑轮组的机械效率是？
