中考物理專題復(fù)習(xí)簡單機(jī)械功和能

1、中考物理專題復(fù)習(xí) 簡單機(jī)械 功和能教學(xué)內(nèi)容與目的要求】1、理解力臂的概念3、理解定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用5、理解做功的兩個(gè)必要因素7、理解功率的概念9、知道有用功和總功，知道機(jī)械效率2、理解杠桿的平衡條件4、常識(shí)性了解輪軸的作用6、理解機(jī)械功的計(jì)算公式：W=FS8、知道功的原理10、理解動(dòng)能、勢能的初步概念，知道彈性勢能，知道動(dòng)能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化重點(diǎn)與難點(diǎn)】1、理解力臂的概念，正確地在圖上畫出力臂，或根據(jù)題目所給條件判斷那一個(gè)是力臂。2、杠桿的平衡條件及應(yīng)用3、定滑輪、動(dòng)滑輪及滑輪組的作用4、功、功率的概念5、功的原理6、機(jī)械效率知道有用功、額外功、總功和機(jī)械效率7、動(dòng)能、勢能的概念及機(jī)

2、械能的概念8、動(dòng)能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。方法指導(dǎo)與教材延伸】1、什么是杠桿物理學(xué)上定義的杠桿是一根在力作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。所謂硬棒，就是要求在使用時(shí) 棒不會(huì)變形，至于棒的形狀則并非一定要求是直的，比如滑輪、輪軸等都可看作是杠桿。在生產(chǎn)勞動(dòng)和日常生活中，常接觸到杠桿，如買菜使用的桿秤，實(shí)驗(yàn)室使用的天平。常用的剪 刀、鑷子、羊角錘等實(shí)際都是杠桿的變形。2、正確理解力臂的概念力臂是指從支點(diǎn)到力的作用線的距離， 力對支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)效果不僅與力的大小有關(guān)，還與支點(diǎn)到作用線的垂直距離有關(guān)。支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫動(dòng)力臂,如圖甲所示，若分別在杠桿的A點(diǎn)和B點(diǎn)作用豎直向上的力F和F2,使杠桿緩緩繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)

3、動(dòng)，當(dāng)然用力F2較小，因?yàn)镕2的力臂較大。如圖乙中，若先后在杠桿同一點(diǎn)A作用垂直于杠桿的力Fi和斜向下的力F2，使杠桿緩緩繞0轉(zhuǎn)動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)用力Fi較小，原因同樣在于Fi的力臂較大。 應(yīng)用中必須留心力臂的畫法。千萬不要把轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力作用點(diǎn)的連線誤認(rèn)為是力臂。圖乙中我們還可以看到，若作用點(diǎn)不變，力的方向發(fā)生改變，那么力臂也會(huì)隨著改變，F(xiàn)i的力臂是li,F2的力臂是I2,而且力臂不一定在杠桿上（如|2）。3、杠桿平衡表示什么意思：平衡條件是什么。力的大小相同時(shí)，力臂是影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量。當(dāng)有兩個(gè)力或幾個(gè)力作用在杠桿上，能使杠桿分別按兩個(gè)不同方向（比如順時(shí)針或逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)，若杠桿保持靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)

4、動(dòng)時(shí)，則我們說杠桿平衡了。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可確定杠桿平衡的條件是：F動(dòng)l動(dòng)=卩阻I阻即動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積。應(yīng)該注意所謂動(dòng)力與阻力并無嚴(yán)格區(qū)別，比如天平測量物體質(zhì)量時(shí)，被測物對底盤的壓力與砝 碼對底盤的壓力根本無需分清哪個(gè)是動(dòng)力，哪個(gè)是阻力，它們在這里的區(qū)別僅在于使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方 向不同而已。4、滑輪的實(shí)質(zhì)是什么滑輪實(shí)質(zhì)是變形的，可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。定滑輪的支點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪 的半徑，由杠桿的平衡條件可知，定滑輪是等臂杠桿，故使用定滑輪不能省力；動(dòng)滑輪的支點(diǎn)是那 段上端固定的繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)，動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑，由杠桿的平衡5、怎樣判斷滑輪組

5、的用力情況?使用滑輪組提重物時(shí)， 若忽略滑輪和軸之間的摩擦以及繩重，則重物和動(dòng)滑輪由幾段繩子承擔(dān),提起重物的力就等于總重量的幾分之一，即弄清幾段繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的總重。用“隔離法”，把重物和動(dòng)滑輪從滑輪組中“隔離”出來，就很容易弄清直接 與動(dòng)滑輪連接的繩子的根數(shù)n,在圖甲中我們用虛線把重物和動(dòng)滑輪從滑輪組隔離，以重物和動(dòng)滑輪為研究對象，有四根繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪及重物，所以用力F=G總。4同理，分析乙圖可知，提起重物及動(dòng)滑輪的力F=G總5從上面還可以看出，同一個(gè)滑輪組，繩子的繞法不同，省力的情況也不同，繩端固定在動(dòng)滑輪 上比固定在定滑輪上更省力。條件可知，動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂是阻力臂的2倍，動(dòng)力就是阻

6、力的弓，所以動(dòng)滑輪能省一半力。F=（G物G輪）。因此判斷用力情況的關(guān)鍵是n乙6、 正確理解“功”的意義物理學(xué)上引入功的概念，并定為：一個(gè)物質(zhì)受到力的作用，并在力的方向上通過一段距離，稱這個(gè)力對物體作了功。功和日常生活中常常講的“工作”很相似，但兩者并不相同?！肮ぷ鳌钡暮x比較廣泛，它是指用體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)來完成的任何一種活動(dòng)，物理學(xué)中功的含義要狹窄得多，但是比較嚴(yán)格。功是由兩個(gè)因素決定的，一個(gè)是作用力，一個(gè)是作用力方向上物體通過的路程，兩者缺一不可。下列三種情況對物體都沒有做功：物體移動(dòng)了一段距離，但沒有受到力的作用。例如物體在光滑水平面做勻速運(yùn)動(dòng)，在水平方向沒 有受到阻力，也沒有受到動(dòng)力，

7、物體由于慣性而運(yùn)動(dòng)，因而沒有力對物體做功。物體受到力的作用，但沒有沿力的方向通過距離，例如,用力推車，車沒有推動(dòng)。推車的力沒有對物 體做功。又如，一個(gè)人舉著重物不動(dòng)，他對重物的舉力沒有對重物做功。物體受到了力的作用，也通過了距離但物體移動(dòng)的距離跟物體受到力的方向垂直例如，手用豎直向上的拉力提水桶，沿水平方向移動(dòng)距離，水桶沒有在豎直方向上移動(dòng)距離，這個(gè)拉力也沒有對水桶做功。7、 正確理解功率的概念功率是表示物體做功快慢的物理量。功率和功是兩個(gè)不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多。功率大，表示單位時(shí)間內(nèi)做功多。功率是由物體所做的功和完成這個(gè)功所用 的時(shí)間兩個(gè)因素決定的。從公式

8、P=W可知，相同的時(shí)間內(nèi)做功多的，功率大；做相同的功，所用時(shí)t物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。在功率P定時(shí)，力F與速度V成反比。當(dāng)汽車上坡時(shí)，司機(jī)采取換擋的辦法，減小速度，以獲得較大的牽引力。8、 機(jī)械效率等于有用功跟總功的比值，它與機(jī)械是否省力和機(jī)械功率大小，做功多少是無關(guān)的，一般情況下，省力的機(jī)械效率低。9、 測滑輪組的機(jī)械效率，在這分組實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)把根據(jù)原理圖裝配器材，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?老師應(yīng)讓學(xué)生知道本實(shí)驗(yàn)的原理，按排實(shí)驗(yàn)步驟，裝配器材，設(shè)計(jì)表格，以達(dá)到逐步發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn) 能力的目的。10、關(guān)于本節(jié)課文后面的實(shí)驗(yàn)思考題，

9、應(yīng)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自己解答，必要時(shí)，教師也可作適當(dāng)提示或組織學(xué)生討論三個(gè)問題，可按如下思路分析(題目略)：(1)因?yàn)閃總=W有用+W額外有用有用1所以=用100%有用100%=100%w總w有用+ w額外1 + w額外W有用一般情況下，同一滑輪組掛不同的鉤碼時(shí)，W額外變化不大，因而可以近似地認(rèn)為其不變，但掛不同鉤碼時(shí)，W有用不同，由上式可知，這時(shí)機(jī)械效率n也不同。(2)兩滑輪組同時(shí)掛2個(gè)鉤碼時(shí)，當(dāng)提升相同高度時(shí)，W有用是相同的，此過程中，滑輪組所做的額外功主要為提升滑輪，所做功與克服摩擦力所做功之和，因第二種滑輪組提升的動(dòng)滑輪為2個(gè)，它需做的額外功大于第一種滑輪組需做的額外功。故由上式即可知，第二

10、種滑輪組的機(jī)械效率比第一種的小。(3)提高滑輪組機(jī)械效率的主要措施有：使滑輪組在滿載情況下工作，以增大有用功在總功中 的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤滑油，以減小摩擦阻力，減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，即在有用功間少的，功率大。/ W=F S P=W=亙=vt t定的情況下，減少額外功，提高效率。11、 能是物理學(xué)中的重要概念，比較抽象，不易理解，只要求學(xué)生知道物體做功的本領(lǐng)叫做能 （或能量），物體能夠做多少功，它就具有多少能。12、 用生活實(shí)例共同探討動(dòng)能和勢能的大小與哪些因素有關(guān)，在生活實(shí)例及課本中提出的一系 列問題的討論中歸納出有關(guān)的結(jié)論。13、 “機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律”可以分兩個(gè)層次進(jìn)行。（1

11、）通過觀察實(shí)驗(yàn)與實(shí)例分析，得出機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化的結(jié)論。（2）說明機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化后再考慮到“守恒”的概念，事例應(yīng)由簡到較復(fù)雜的先后順序考 慮進(jìn)行分析歸納，盡量應(yīng)用貼近學(xué)生生活的事例，及簡單明了的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解?！纠}選講】例1、畫出下列圖中所示的杠桿（支點(diǎn)為0）的力臂。C例2、扁擔(dān)長I =2m兩端物體的重力分別為G=500N, G2=3OON。若不考慮扁擔(dān)的重力。人的肩頭應(yīng)在什么位置，扁擔(dān)才平衡孑若扁擔(dān)兩端同時(shí)增加G=100N的重力，肩頭應(yīng)在什么位置？解：以肩為支點(diǎn),刖后兩物體作用力的力臂分別|持口(I _IJ扁擔(dān)平衡時(shí),有F1=F2(I _IJ500N|1=300N：i2mI Il=0.7

12、5m(肩頭距前面物體 0 75)(2)扁擔(dān)兩端同時(shí)增加100N重力后Fi=(500+100)N=600NF2=(300+100)N=400NFi I1=F2(I - I1)解得I1=0.8m(肩頭距前面物體0.8m)例3、一根長為I的均勻木條，支點(diǎn)在中點(diǎn)時(shí)正好平衡，如果把其左端的一半鋸下迭放在剩余部分 上面(如圖)木條還能保持平衡嗎？為什么？解：根據(jù)杠桿平衡的條件來分析，但不能直接代公式，把左端鋸下的木條迭放在剩余部分上面， 當(dāng)不知能否平衡，所以須先分別算出各段重力對支點(diǎn)O的力距(FI)。畫出杠桿的示意圖，設(shè)木條重GGGGG1 1 8 8-1-1- 4 4G1 21 1 4 4-1 1 J J

13、G1 1 2 2-木條不能保持平衡例4、有一個(gè)結(jié)構(gòu)不明的滑輪組，只知道拉力F向下拉繩子時(shí)，每拉下12m，重物就上升3m,拉力F=400N重物為多大，試畫出滑輪的結(jié)構(gòu)圖。解：對于滑輪組的問題，要弄清：（1）繩端移動(dòng)的距離s與重物上升的距離h，繩子的段數(shù)n之間的關(guān)系是s=nh; （2）判斷滑輪組繞繩的段數(shù)的方法，用一條虛線把動(dòng)滑輪組和定滑輪“切割”開，再數(shù)直接與動(dòng)滑輪組相連的“繩子段”有幾（n）個(gè)，就有幾（n）段繩；（3）滑輪組上的繩的繞法有兩種：一是將繩的一端固定在動(dòng)滑輪的鉤上，拉力方向向上。二是將繩的一端固定在定滑輪的鉤上，拉力方向向下。s=nhF=G=nF=4 400N=1600N滑輪組的結(jié)

14、構(gòu)如圖所示例5、如圖甲所示，用F=10N的力，拉著物體在地面上勻速運(yùn)動(dòng)，則物體與地面的摩擦力是多大？若物體向前移動(dòng)1m繩子要拉過多少m？解：由圖甲可知，滑輪組用3段繩子拉物體運(yùn)動(dòng),sn=12m3m=4段F -乙3我們對滑輪B及物體進(jìn)行受力分析，如圖乙所示,設(shè)摩擦力為f。Fi=3F,f=Fi 而Fi=Fi則f=Fi=3F=310N =30N若物體移動(dòng)im動(dòng)滑輪上三段繩子都要移動(dòng)im故繩子自由端需拉過3m例6、用100N水平拉力，將質(zhì)量為100kg的物體沿水平地面勻速拉動(dòng)10m則拉力對物體做多少功？重力對物體做多少功？物體受到的阻力是多少？解：物體在水平面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，共受四個(gè)力作用，水平方向

15、有拉力F和磨擦力f,豎直方向有重力G和支持力N,物體受力情況如圖所示，物體沿拉力F方向移動(dòng)10m,拉力F做功：WF=Fs =100 10J =1000J重力G的方向與物體移動(dòng)方向垂直，重力做功為零，W=0。因物體在水平面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)N頓第一定律可知：f=F=100N。例7、一臺(tái)拖拉機(jī)耕地的最大牽引力是2.5104N,若每小時(shí)拖拉機(jī)行駛7.2千m它的功率多大？每小時(shí)作功多少？解：拖拉機(jī)功率：p =W= =F vt tN一vf干干F- SG拖拉機(jī)速度:37.2 103m/ s = 2s33.6 1044二p二FV =2.5 10 2W =5 10 W拖拉機(jī)每小時(shí)作功：W = pt=5 1

16、043.6 103J =1.8 108J例8、在100m深的礦井里，每分鐘積水9m，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？解：每分鐘泵抽起水的重力G=：水gv,水泵克服重力做功W=廠水gVh,完成這些功所需時(shí)間t =60秒1 1039.8 9 100= 60=147000W=147(kW)例9、某人用如圖所示的滑輪組（不計(jì)磨擦）提升某一重物，所用拉力機(jī)械效率為80%求（1）被提升的物重？（2）動(dòng)滑輪重?W有用_G物h_G物h_G物W總Fs F nh F n二G物二Fn二80% 200N5二800N（2）W額外=W總一W有G輪h =F s -G物hG輪h =F nh -G物hF為2

17、00N,若滑輪組的解:(1)= 200N5 800N= 200N例10、測“滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中所用的測量儀器有(1)畫出測量由一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組的機(jī)械效率裝置示意圖(2)若動(dòng)滑輪重0.5牛，彈簧秤測量范圍是02.5牛， 則實(shí)驗(yàn)時(shí)，被提起的重物不得超過(3)為記錄本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，請你設(shè)計(jì)一個(gè)表格(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須使彈簧秤做_ 運(yùn)動(dòng)。=3X2.5牛-0.5牛=7牛答：重物不能超過7牛，即G重W7牛(3)實(shí)驗(yàn)表格拉力F(牛)鉤碼重G(牛)彈簧秤上的線移動(dòng)的距離S米鉤碼升起的高度h(米)有用功W有用(焦)總功W總(焦)機(jī)械效率n(%)(4)彈簧秤必須做勻速直線運(yùn)動(dòng)例11、如圖是一個(gè)

18、豎直放置的半圓軌道半徑R=1米,G=1牛的小球從A點(diǎn)由靜止?jié)L下,(1)小球滾 到最低點(diǎn)O時(shí)重力做答：本實(shí)驗(yàn)(1)需要的器材有滑輪各一個(gè)f23米長的細(xì)繩一條、a彈簧秤、b鐵架臺(tái)、c刻度尺一把、d鉤碼一盒、e定滑輪及動(dòng)g鐵夾子一個(gè)(2)1(G重+G滑輪)=FG重+G滑輪=3FG重=3F- G滑輪_鐵夾1/k-J -4.1廣弋-Sr7-咅-_ -B_ 功W多大。（2）小球滾到與A點(diǎn)等高的B點(diǎn)后還能上升嗎？解：（1）小球由A運(yùn)動(dòng)到0,豎直方向移動(dòng)的距離h=R=1米，故重力做功W=Gh=1X1焦=1焦（2）由B點(diǎn)與A點(diǎn)等高,小球在B點(diǎn)的勢能與A點(diǎn)的勢能相等,由機(jī)械能守恒定律可知,小球到B點(diǎn)后不能再上升。例12、射箭時(shí),能的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的,為什么拉滿弓時(shí)射出的箭速度更快？ 解：拉弓時(shí),使弓形變,人對弓做功轉(zhuǎn)化為弓的彈性勢能。放手后,弓對箭做功,弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能使箭以很大速度射出,弓弦拉得越開（即拉滿弓）弓的形變越厲害,弓所儲(chǔ)藏的 彈性勢能越多,箭射出時(shí)的動(dòng)能更大,速度也更快。例13、判斷下列幾種情況下物體的動(dòng)能、勢能是否變化？是增大還是減小？（1）汽車沿著斜坡勻速上行