中考物理第三單元壓強(qiáng)浮力功和能第11講簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)械效率課件

第11講

簡(jiǎn)單機(jī)械

機(jī)械效率第11講簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)械效率2013~2015年初中學(xué)業(yè)水平考試試題統(tǒng)計(jì)與命題解讀2013~2015年初中學(xué)業(yè)水平考試試題統(tǒng)計(jì)與命題解讀中考物理第三單元壓強(qiáng)浮力功和能第11講簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)械效率課件考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)1杠桿五要素及平衡條件1.杠桿(1)定義:在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。說(shuō)明:①杠桿可直可曲,形狀任意。②在力的作用下不易發(fā)生形變。

(2)五要素——組成杠桿示意圖。考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)1杠桿五要素及平衡條件考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4說(shuō)明:動(dòng)力、阻力都是杠桿受到的力,所以作用點(diǎn)在杠桿上;動(dòng)力、阻力的方向不一定相反,但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反?？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4說(shuō)明:動(dòng)力、阻力都是杠桿受到的力,所考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4方法提示畫力臂的方法:考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4方法提示畫力臂的方法:考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)42.研究杠桿的平衡條件(1)杠桿平衡是指:杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿在水平位置平衡。目的:可以方便地從杠桿上讀出力臂的大小;消除杠桿自身重力產(chǎn)生的力矩。調(diào)節(jié)方法與天平的調(diào)節(jié)相同:左偏右調(diào)、右偏左調(diào)。(3)杠桿的平衡條件(或杠桿原理):動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。公式:F1l1=F2l2或考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)42.研究杠桿的平衡條件考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4(4)應(yīng)用:說(shuō)明:應(yīng)根據(jù)實(shí)際來(lái)選擇杠桿,當(dāng)需要較大的力才能解決問(wèn)題時(shí),應(yīng)選擇省力杠桿;當(dāng)為了使用方便,省距離時(shí),應(yīng)選費(fèi)力杠桿;又省力又省距離的杠桿是不存在的。考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4(4)應(yīng)用:說(shuō)明:應(yīng)根據(jù)實(shí)際來(lái)選擇杠考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)2滑輪與滑輪組考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)2滑輪與滑輪組考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4特別提醒1.分析繩子段數(shù):截線法:此法是在定滑輪和動(dòng)滑輪之間作一條水平輔助線,假設(shè)它把滑輪組的繞線“截?cái)唷?。水平線與繩的截點(diǎn)數(shù)就是“繩子的段數(shù)”;當(dāng)繩的末端從定滑輪出來(lái)這根不算,從動(dòng)滑輪上去的這根則算。特殊情況:如丙圖,末端繩子雖然從定滑輪出來(lái),但人拉繩和重物連在一起,這段也必須算,n=3。2.組裝滑輪組方法:首先根據(jù)公式

求出繩子的股數(shù);然后根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則,結(jié)合題目的具體要求組裝滑輪?？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4特別提醒1.分析繩子段數(shù):考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)3斜面1.斜面:(1)定義:一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面。(2)特點(diǎn):省力機(jī)械。如圖:用F表示力,s表示斜面長(zhǎng),h表示斜面高,物重為G。理想情況下,根據(jù)功的原理,得W=Fs=Gh,變形得,當(dāng)h一定時(shí),斜面越長(zhǎng)越省力;例:盤山公路。說(shuō)明:螺線可以看作是繞著圓柱上的斜面。例:飲料瓶瓶蓋、螺絲釘、螺旋千斤頂?shù)??？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)3斜面考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)4機(jī)械效率1.相關(guān)概念:(1)有用功W有用:對(duì)人們有用的功。公式:W有用=Gh(提升重物)(2)額外功W額:并非我們需要但又不得不做的功。公式:W額=W總-W有用(3)總功W總:有用功加額外功或動(dòng)力所做的功。公式:W總=Fs=W有用+W額(4)機(jī)械效率η:有用功跟總功的比值。公式:考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4考點(diǎn)4機(jī)械效率考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)42.機(jī)械效率的測(cè)量:(1)原理:;(2)應(yīng)測(cè)物理量:鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離s;(3)器材:除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺。(4)步驟要點(diǎn):必須勻速、豎直拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高。目的:保證測(cè)力計(jì)示數(shù)最小且大小不變。(5)影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有:①動(dòng)滑輪越重,個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就越多;②提升重物越重,做的有用功相對(duì)就越多;③若各種摩擦越大做的額外功就越多;④繞線方法和重物提升高度不影響滑輪組機(jī)械效率?？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)42.機(jī)械效率的測(cè)量:考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4說(shuō)明:①有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總小于1,通常用百分?jǐn)?shù)表示。②提高機(jī)械效率的方法:減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦、增大物重。(6)結(jié)論:①同一種滑輪組(額外功相同),提升的重物越重,機(jī)械效率越高;②不同的滑輪組,提升相同的重物,額外功越多的機(jī)械效率越低;③使用機(jī)械雖然不能省功,但人類仍然使用,是因?yàn)槭褂脵C(jī)械或者可以省力或者可以省距離、也可以改變力的方向,給人類工作帶來(lái)很多方便?？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3考點(diǎn)4說(shuō)明:①有用功總小于總功,所以機(jī)械效考法考法簡(jiǎn)單機(jī)械作圖主要是杠桿五要素作圖、杠桿最小力問(wèn)題作圖、定滑輪和動(dòng)滑輪的杠桿本質(zhì)作圖、滑輪組繞繩作圖等。例題(2015四川雅安)請(qǐng)作出圖中:①物體A所受重力G的示意圖;②力F的力臂l。考法考法簡(jiǎn)單機(jī)械作圖考法解析:①過(guò)物體的重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段,并用符號(hào)G表示;②過(guò)O點(diǎn)向F的作用線作垂線,垂線段的長(zhǎng)就是該力的力臂。答案:如圖所示:方法點(diǎn)撥畫重力示意圖的關(guān)鍵是要把握它的三要素;畫杠桿的力臂則要找準(zhǔn)支點(diǎn)和力的作用線,并從支點(diǎn)向力的作用線作垂線?？挤ń馕?①過(guò)物體的重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段,一、探究杠桿的平衡條件1.實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺(tái)或支架、帶刻度的杠桿、鉤碼。2.實(shí)驗(yàn)要求:(1)組裝器材,在不掛任何鉤碼,調(diào)節(jié)杠桿水平位置平衡;這樣力臂的數(shù)值在杠桿上就能直接讀出或量出(同時(shí)也是為了消除杠桿自身重力的影響);(2)在杠桿左、右兩邊分別掛上不同數(shù)量的鉤碼,使杠桿在水平位置重新平衡;(3)讀出動(dòng)力,動(dòng)力臂,阻力,阻力臂,填寫實(shí)驗(yàn)記錄表1,并計(jì)算出實(shí)驗(yàn)中F1×L1和F2×L2的數(shù)值;(4)改變力及力臂的大小,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟(2)、(3),(要求每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)改變鉤碼數(shù)目和懸掛位置),填寫實(shí)驗(yàn)記錄表;(5)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論;(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,整理實(shí)驗(yàn)器材。一、探究杠桿的平衡條件3.實(shí)驗(yàn)記錄表:4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:杠桿的平衡條件:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂或F1×L1=F2×L2。3.實(shí)驗(yàn)記錄表:例1(2015江蘇蘇州)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí),小美和小麗再探有關(guān)杠桿平衡的問(wèn)題。例1(2015江蘇蘇州)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí),小美和小麗再探有關(guān)杠(1)小美先將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡,在左右兩側(cè)各掛如圖甲所示的鉤碼后,杠桿的

端下降。要使杠桿重新在水平位置平衡,如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置,只需將

即可。

(2)小麗還想探究當(dāng)動(dòng)力和阻力在杠桿同側(cè)時(shí)杠桿的平衡情況,于是她將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉,結(jié)果杠桿轉(zhuǎn)至豎直位置,如圖乙所示。小麗在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F,卻發(fā)現(xiàn)無(wú)論用多大的力都不能將杠桿拉至水平位置平衡。你認(rèn)為原因是

。

(3)他們認(rèn)為(2)問(wèn)中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不變,OA長(zhǎng)L,將杠桿從豎直位置拉著轉(zhuǎn)過(guò)30°的過(guò)程中,拉力F做功為

。

(1)小美先將杠桿調(diào)節(jié)至水平位置平衡,在左右兩側(cè)各掛如圖甲所解析:(1)若每個(gè)鉤碼重力為G,杠桿上每格長(zhǎng)L,由題圖甲,左側(cè)力與力臂的乘積:5G×4L=20GL,右側(cè)力與力臂的乘積:2G×3L=6GL,因?yàn)?0GL>6GL,所以杠桿左側(cè)下降;如果不改變鉤碼總數(shù)和懸掛點(diǎn)位置,若要杠桿平衡,左側(cè)取下n個(gè)鉤碼掛到右側(cè),則:(5-n)G×4L=(2+n)G×3L,解得n=2,即需將左側(cè)2個(gè)鉤碼掛到右側(cè)即可;(2)由題圖將杠桿左側(cè)的所有鉤碼拿掉,在A點(diǎn)施加一個(gè)始終水平向右的拉力F,當(dāng)杠桿拉到水平位置時(shí),F的力臂通過(guò)支點(diǎn),即力臂為0,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,杠桿始終不能平衡;(3)由圖杠桿從豎直位置轉(zhuǎn)過(guò)30°的過(guò)程,F水平移動(dòng)距離為OA長(zhǎng)的一半,即

所以拉力F做的功答案:(1)左

左側(cè)2個(gè)鉤碼掛到右側(cè)

(2)水平位置時(shí)動(dòng)力臂為零,杠桿無(wú)法平衡

解析:(1)若每個(gè)鉤碼重力為G,杠桿上每格長(zhǎng)L,由題圖甲,左方法點(diǎn)撥杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題分析和杠桿平衡條件運(yùn)用,關(guān)鍵是求出杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)30°時(shí)水平拉力F水平移動(dòng)距離。我們要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。方法點(diǎn)撥杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題分析和杠桿平衡條件運(yùn)用,關(guān)二、測(cè)滑輪組的機(jī)械效率1.實(shí)驗(yàn)器材:刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵架臺(tái),一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組,兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組,長(zhǎng)約2m的細(xì)繩。2.實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程:二、測(cè)滑輪組的機(jī)械效率(1)鉤碼的重力由鉤碼的質(zhì)量算出。(2)勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼G升高。注意“勻速拉動(dòng)”。測(cè)拉力時(shí),拉力F的大小由彈簧測(cè)力計(jì)上的示數(shù)讀出。(3)鉤碼上升的高度(h),可用豎直放置在鉤碼旁的刻度尺讀出。(4)細(xì)繩自由端通過(guò)的距離(s)的測(cè)定,可事先在細(xì)繩與動(dòng)滑輪(或定滑輪)相切處用色筆在細(xì)繩上作個(gè)記號(hào),再拉彈簧測(cè)力計(jì),用滑輪組提升重物。用刻度尺量出鉤碼上升的高度后,再量細(xì)繩色點(diǎn)到與動(dòng)滑輪(或定滑輪)相切處的距離,就是細(xì)繩自由端通過(guò)的距離(s)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有:滑輪越重,個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多;提升重物越重,做的有用功相對(duì)就多;若各種摩擦越大做的額外功就多。(1)鉤碼的重力由鉤碼的質(zhì)量算出。例2在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中(1)圖甲是小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中的情景,下表是他記錄的一組數(shù)據(jù)。例2在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中①由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出,滑輪組對(duì)鉤碼做的有用功為0.1J,人做的總功為

J。

②對(duì)以上兩個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,其不合理之處是

;結(jié)合彈簧測(cè)力計(jì)放大圖,可知小強(qiáng)的錯(cuò)誤是

。

(2)小紅在小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多使用一個(gè)滑輪也做了實(shí)驗(yàn),如圖乙所示。小紅多使用一個(gè)滑輪,目的是為了改變

。

(3)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí),若忽略繩重及摩擦,它們的機(jī)械效率

(選填“相同”或“不相同”),理由是

。

(4)如果這兩位同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體加速上升,測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率將會(huì)

(選填“偏高”“偏低”或“不變”)。

(5)如果將重大于2N的鉤碼掛在圖甲中滑輪組下,根據(jù)題中已有的信息可以判斷出這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)在

范圍內(nèi)。

①由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出,滑輪組對(duì)鉤碼做的有用功為0.1J,人解析:(1)①用拉力乘拉力移動(dòng)的距離得出是0.06

J,②比較有用功和總功大小發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)了;錯(cuò)的原因是彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.2

N,小強(qiáng)看成了0.1

N。(2)增加定滑輪只能改變力的方向,不能改變力的大小。(3)相同,因?yàn)樽龅挠杏霉](méi)有變,克服動(dòng)滑輪做的額外功也沒(méi)有變,所以效率不變。(4)因?yàn)榧铀偕仙?這樣說(shuō)明拉力大于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力,此時(shí)讀數(shù)拉力變大,總功變大,但有用功不變,所以效率變低。(5)物體重2

N時(shí)的效率為83.3%,當(dāng)增大被拉升的物體重力時(shí)