第十章《機械與人》知識點總結(jié)-滬科版物理八年級

第十章《機械與人》10.1科學(xué)探究：杠桿的平衡條件【知識梳理】知識點1杠桿1.杠桿：在力的作用下能繞著固定點O轉(zhuǎn)動的硬棒，這根硬棒就叫杠桿。杠桿形成的條件：（1）要有力的作用。（2）能繞著固定點轉(zhuǎn)動。（3）“硬棒”泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體。杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。2.杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定；（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力，用“F2”表示；（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。知識點2杠桿平衡條件1.杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。2.杠桿的平衡條件實驗實驗步驟：（1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。用細(xì)線在左右兩端懸掛數(shù)量不同的鉤碼，左為動力，右為阻力。固定動力臂和動力不變，選取適當(dāng)?shù)淖枇Γㄣ^碼個數(shù)），移動阻力位置，直至杠桿平衡。如圖所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂實物大小了，分別記錄動力、動力臂和阻力、阻力臂，并計入表格。（2）調(diào)節(jié)鉤碼個數(shù)并改變鉤碼在杠桿上的位置，重復(fù)上述步驟兩次（要求每次必須改變動力和動力臂），并計入表格。實驗表格：次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm動力×動力臂/N×cm阻力F2/N阻力臂l2/cm阻力×阻力臂/N×cm123實驗結(jié)論：杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2?！局攸c點撥】（1）實驗前，調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡時，杠桿左端低，平衡螺母往右調(diào)，杠桿右端低，平衡螺母往左調(diào),簡記為“左低右調(diào)，右低左調(diào)”。（2）實驗中使杠桿在水平位置平衡是為了方便測力臂，使杠桿在傾斜位置平衡也可得出杠桿的平衡條件，只是在測量時力臂不在杠桿上，實驗操作比較麻煩。（3）在實驗過程中，不允許再旋動兩端的螺母。（4）杠桿的支點在中間位置的目的是為了消除杠桿自重對實驗結(jié)果的影響。知識點3杠桿的應(yīng)用1.省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。2.費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。3.等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。既省力又省距離的杠桿時不存在的。10.2滑輪及其應(yīng)用【知識梳理】一、定滑輪：1．定義：在使用時軸固定不動的滑輪。因為滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。2．實質(zhì)：是一個等臂的杠桿，支點是滑輪的軸，力臂就是滑輪的半徑。在如圖中動力臂l1和阻力臂l2都是滑輪的半徑，即為等臂杠桿。3．特點：不能省力，但可以改變力的方向，給工作帶來方便。既不省距離也不費距離。所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個與該力方向不同的力。4.動力移動的距離與重物移動的距離相等。對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計繩重和摩擦）二、動滑輪：1．定義：和重物一起移動的滑輪。2.實質(zhì)：動力臂l1為阻力臂l2二倍的杠桿．支點O在滑輪的邊緣上.隨著動滑輪位置的變化，支點O的位置也在變化。如右圖，O為支點，動力臂為l1為直徑，阻力臂l2為半徑。3.特點：可以省一半的力．但不能改變力的方向．省了力但要費距離。動力移動的距離為物體上升距離的2倍。注意：對于動滑輪來說：1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動，動力F1的方向與并排繩子平行，不計動滑輪重、繩重和摩擦。三、滑輪組：1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。2.特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計動滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動滑輪的重量則：?；喗M是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成，使用滑輪組，綜合了動滑輪能省力和定滑輪能改變用力方向的優(yōu)點，所以使用很廣，使用滑輪組雖然能省力，但很費距離。3.動力移動的距離S和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的倍，即S=nh。注意：判斷滑輪組用幾根繩子吊著物體的方法——切割分離法。假想講所有繩子從中間切割開來，沿著割點向下數(shù)，凡是與動滑輪接觸的段數(shù)之和即為幾段繩子吊著物體（即為n）。4.繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。10.3做功了嗎【知識梳理】一、機械功物理學(xué)中把力與物體在力的方向上移動距離的乘積叫做機械功，簡稱功。二、判定怎樣才算做功1.功的二要素：判斷力是否做功包括兩個必要因素：一是力作用在物體上；二是物體在力的方向上通過的距離。2.不做功的三種情況：有力無距離也叫“勞而無功”、有距離無力也叫“不勞無功”、力和距離垂直也叫“垂直無功”。三、功的計算1.力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。2.功的計算公式：W=FS，其中各量單位功W：J（焦耳），力F：N（牛頓）；移動距離S：m（米）；或者W=Pt。注意：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；②公式中的S一定是在力的方向上通過的距離，且與力對應(yīng)；③功的單位“焦耳”，符號是J，1J=1N·m；（1牛?米=1焦）。10.4做功的快慢【知識梳理】一、功率（1）功率定義：把一段時間內(nèi)做的功與做功所用的這段時間的比叫做功率，在物理學(xué)中用字母P表示；（2）功率意義：物理學(xué)中，用功率來表示物體做功的快慢；（3）功率公式：功率=功/時間，即；（4）功率單位：國際單位：瓦（W），1W=1J/s；常用單位：千瓦（kW），1kW=103W；二、功率大小的比較功率是表示物體做功快慢的物理量，一般采用下列三種辦法比較大?。海?）在相同時間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，功率越大。（2）在完成相同功的條件下，比較所用時間的長短，所用時間越短的物體，功率越大。（3）做功多少和所用時間都不同的情況下，通過公式計算，然后進(jìn)行比較。三、功率的應(yīng)用：1.功率的公式：（其中P表示功率，W表示功，t表示時間）2.計算功率的另一個公式：P=Fv，即物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動，則拉力F所做的功的功率可表示為Fv．（其中F表示物體所受的拉力，v表示物體運動的速度）a．推導(dǎo)：由，聯(lián)立W=Fs，得==Fv。由該公式可知：在功率P一定時，力F與速度v成反比。b．應(yīng)用：當(dāng)汽車上坡時，司機采取換擋的辦法，減小速度，以獲得較大的牽引力。10.5機械效率【知識梳理】知識點1機械效率１.有用功：為達(dá)目的，必須要做的功。符號：W有單位：焦耳（J）?！局R拓展】根據(jù)人們使用機械的不同，有用功的計算也不盡相同。例如：若使用機械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功是有用功。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=W總η；斜面：W有用=Gh。W有用＝fS物（水平拉動）2.額外功：并非需要但又不得不做的功。如：從井中打水時提水桶和繩子所做功?！局R拓展】對于滑輪組提升重物的情況，克服動滑輪重、繩重等所做的功是額外功。在解題過程中，常忽略繩重和摩擦，則此時克服動滑輪重所做的功為額外功。利用斜面提升重物時，克服斜面摩擦所做的功為額外功。公式：W額=W總－W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）；斜面：W額=fL。3.總功：有用功與額外功之和或動力所做的功。公式：W總=W有用＋W額=FS=W有用／η；斜面：W總=fL+Gh=FL。4.機械效率：有用功跟總功的比值。機械效率計算公式：。

知識點2測量滑輪組的機械效率【實驗?zāi)康摹繒y量滑輪組的機械效率?！緦嶒炘怼俊敬郎y數(shù)據(jù)】物重G、拉力F、重物上升的距離h、彈簧測力計移動的距離S【實驗器材】鉤碼、滑輪組、鐵架臺、細(xì)線、彈簧測力計、刻度尺?！緦嶒灢襟E】=1\*GB3①用所給器材組裝如圖所示滑輪組。=2\*GB3②將鉤碼掛在滑輪組下方，記錄下所掛鉤碼的重力，用彈簧測力計豎直拉住繩子自由端。=3\*GB3③將刻度尺放在如圖所示的位置，分別記錄下鉤碼和繩子自由端的起始位置。=4\*GB3④用彈簧測力計勻速拉動繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測力計的讀數(shù)，并記錄物體上升后所達(dá)到的末位置以及繩子自由端上升到的末位置。=5\*GB3⑤根據(jù)測量數(shù)據(jù)，分別計算出鉤碼上升的距離ｈ和繩子自由端移動的距離ｓ，然后根據(jù)Ｗ有用＝Gh和Ｗ總＝FS計算出有用功和總功，按，計算該滑輪組的機械效率。=6\*GB3⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實驗步驟。=7\*GB3⑦鉤碼重力不變，改變動滑輪個數(shù)重復(fù)上述實驗步驟?！緦嶒灲Y(jié)論】=1\*GB3①滑輪組機械效率與物體重力和動滑輪的個數(shù)有關(guān)；=2\*GB3②同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機械效率越高；=3\*GB3③不同的滑輪組機械效率不同，且在物重相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低【考點方向】1.步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。2.結(jié)論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：=1\*GB3①動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。=2\*GB3②提升重物越重，做的有用功相對就多。=3\*GB3③摩擦，若各種摩擦越大，做的額外功就多。3.同一滑輪組：繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。4.測量機械效率時，為什么不能使彈簧測力計靜止？機械效率會怎樣？答：當(dāng)彈簧測力計靜止時，繩子和滑輪之間沒有摩擦力，拉力示數(shù)會變小，有用功在總功中占的比例增大，滑輪組的機械效率偏大。5.實驗中改變鉤碼的數(shù)量，改變動滑輪的個數(shù)進(jìn)行多次實驗的目的是什么？答：改變鉤碼個數(shù)、改變動滑輪的個數(shù)從而獲得多組數(shù)據(jù)，這樣可以避免一組數(shù)據(jù)的偶然性，更能得出普遍性規(guī)律。6.通過該實驗我們可以得知：增大物重或減少動滑輪的重力可以提高滑輪組的機械效率。10.6合理利用機械能【知識梳理】知識點1：動能和勢能1、能量：如果一個物體能夠?qū)e的物體做功，就說這個物體具有能量。物體做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，物體做的功越多，說明某種能轉(zhuǎn)化為別的形式的能越多。2、動能和勢能的概念：動能：（1）概念：物體由于運動具有的能，叫做動能。一切物體都具有動能。（2）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。（3）單位：焦耳（J）。勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。（1）重力勢能①概念：物體由于高度位置所具有的能量，叫做重力勢能。②影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大。③單位：焦耳（J），重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg），被舉高1m時所獲得的能量，就是1J。（2）彈性勢能①概念：物體因彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。②影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大。③單位：焦耳（J）。3、影響動能和勢能的大小因素：（1）動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運動的速度大?。划?dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越?。哂邢嗤\動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越小；（2）重力勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是物體的質(zhì)量，另一個是物體被舉高的高度。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體被舉高的高度越大，其重力勢能越大，物體被舉高的高度越小，其重力勢能越??；當(dāng)物體被舉高的高度一定時，物體質(zhì)量越大其重力勢能越大，物體質(zhì)量越小其重力勢能越小．物體的質(zhì)量越大，舉得越高，其重力勢能就越大；（3）彈性勢能的大小與兩個因素有關(guān)：一個是彈簧本身的性質(zhì)，另一個是彈性形變的大小。當(dāng)彈簧本身的性質(zhì)相同時，形變越大，它具有的彈性勢能就越大，形變越小，具有的彈性勢能就越小；當(dāng)彈簧形變相同時，性質(zhì)不同的彈簧彈性勢能不同。知識點2：\o"11