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专题,9,功和机械能 简单机械,功的概念,功：如果对物体施加了力，并且物体在该力的方向上移动了距离，即称为该力对物体做了机械功。,F,s,F,马拉车,拉力对车做功,功的概念,功：如果对物体施加了力，并且物体在该力的方向上移动了距离，即称为该力对物体做了机械功。,玩具吊车提升重物,s,F,F,拉力对重物做功,做功的两个必要因素,作用在物体上的力,物体沿力的方向通过的距离,F,s,F,s,F,F,功的计算,功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积。,功的单位,N,m,Nm,焦耳，简称焦,J,（功、能、热量单位）,1J,1 Nm,1N,的力使物体沿力的方向上通过,1m,的距离时所做的功为,1J,。,功的计算,在平地上，用,50 N,的水平推力推动重,100 N,的箱子，前进了,10 m,，当推力撤去后,物体又前进了,2 m,推箱子的小朋友做了多少功？重力对物体做的功是多少？如果把这个箱子匀速举高,1.5 m,，他做了多少功？,功率,（1）物理意义：表示物体做功快慢的物理量。,（2）定义：单位时间内完成功的多少叫做功率。,（3）定义式：,（,4,）单位：,焦,/,秒,（J/S),，叫做瓦特，简称瓦,（W）,1,kW,1 000 W 1,MW,10,6,W,导出式：,用,2s,的时间把物理书从地上捡到书桌上，估算功率。,功率,机械的功率为,50W,，表示什么含义？,表示机械在,1s,内做了,50J,的功。,功率,马长时间奔跑时的功率约为数百瓦,高速铁路列车的功率可达,20 000 kW,人平时骑自行车的功率约为,60 W80 W,小轿车发动机的功率可达,100 kW,以上,飞机发动机的功率可达,1 000 kW,以上,万吨级远洋货轮的功率可达,10 000 kW,以上,能量,如果物体,能够,对外,做功,，就说它具有,能量,。,能是能量的简称，可以理解为能是一种本领。,疾驰的汽车,拉开的弓,高举的重锤,能量,不同形式的能量,动能,物体由于,运动,具有的能叫做,动能,。,一切,运动,的物体都具有,动能,。,动能,探究：,物体,动能,大小与,速度,和,质量,的关系,采用转换法，转换为对外做功多少。,采用控制变量法。,思考：如何比较物体动能的大小？,思考：影响物体动能的因素多于一个，怎么办？,动能,探究：物体,动能大小与,速度,和,质量,的关系,探究：探究物体的动能跟物体速度大小的关系,控制变量,自变量,因变量,质量,速度,动能,改变小球由静止释放的高度,转换为相同滑块受撞击后前进的距离,动能,探究：探究物体的动能跟运动,物体质量,的关系,控制变量,自变量,因变量,速度,质量,动能,控制质量不同小球同时释放的高度相同,转换为相同滑块受撞击后前进的距离,动能,重力势能,物体由于,被举高,而具有的能,叫做重力势能,。,重力势能的大小与,被举高的高度,和,质量,有关。,重力势能,弹性势能,物体由于发生,弹性形变,而具有的能叫做弹性势能，弹性势能与,弹性形变量,有关。,机械能,动能和势能统称为机械能。,机械能守恒,动能和势能可以相互转化。,在只有动能和势能相互转化的过程中,，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。,认识杠杆,支 点,(,O,),：杠杆绕着转动的点,动 力,(,F,1,),：促使杠杆转动的力,阻 力,(,F,2,),：阻碍杠杆转动的力,在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做,杠杆,。,动力臂,(,L,1,),：从支点到动力作用线的垂直距离,阻力臂,(,L,2,),：从支点到阻力作用线的垂直距离,认识杠杆,F,1,F,2,l,1,o,l,2,力臂的作图方法：,（,1,）,找支点,（,2,）,作出,力的作用线,，用虚线正向或反向延长,（,3,）,点到线画,垂线,虚线,（,4,）,标,出力臂,动力臂,L,1,，阻力臂,L,2,杠杆的平衡条件,杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡。,提出问题：,杠杆在满足什么条件时才会平衡？,猜想与假设：,假设一：,假设二：,假设三：,假设四：,F,1,+,L,1,=,F,2,+,L,2,F,1,L,1,=,F,2,L,2,F,1,/,L,1,=,F,2,/,L,2,F,1,L,1,=,F,2,L,2,实验操作,杠杆的平衡条件,（,1,）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。,（,2,）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力,F,1,、阻力,F,2,、动力臂,l,1,、阻力臂,l,2,记录在表格中。,（,3,）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。,（,4,）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力,F,1,、阻力,F,2,、动力臂,l,1,、阻力臂,l,2,记录在表格中。,杠杆的平衡条件,杠杆的平衡条件,:,动力,动力臂,阻力,阻力臂,F,1,L,1,F,2,L,2,意义：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。,省力杠杆,它们有何共同特点？,（动力臂,阻力臂）,费力杠杆,它们有何共同特点？,（动力臂,阻力臂）,F,2,F,1,动力臂,l,1,阻力臂,l,2,O,动力臂,=,阻力臂,等臂杠杆,天平是等臂杠杆的典型应用,杠杆的分类,结构特点,是否省力,是否省,距离,应用举例,L,动,L,阻,省力,费距离,撬棒、起子、铡刀、抽水机,L,动,L,阻,不省力,不省距离,天平、跷跷板,L,动,L,阻,费力,省距离,脚踏板、镊子、食品夹、钓鱼竿,认识滑轮,工作时，,轴不随物体移动,的滑轮叫定滑轮。,工作时，,轴跟物体一起运动,的滑轮叫动滑轮。,滑轮的使用特点,使用,定滑轮,工作时，,不能省力，,但可以,改变用力的方向。,使用,动滑轮,工作时，可以,省一半的力，,但,不能改变用力的方向。,s,拉,h,物,s,拉,2,h,物,滑轮的使用特点,F,F,n,为承担物重的绳子段数。,滑轮组：,F,拉,(,G,G,动,)/,n,s,拉,n h,物,滑轮的使用特点,F,F,这两种绕线方法有什么不同？,1,绳子的起点,2,拉力的方向,3,拉力的大小,4,移动的距离,滑轮的实质,F,1,F,2,O,L,1,=,L,2,F,2,F,1,O,L,1,L,2,L,1,L,2,定滑轮的实质,:,等臂杠杆,O,L,1,L,2,L,1,=2,L,2,F,1,F,2,滑轮的实质,动滑轮的实质,:,动力臂是阻力臂,2,倍的省力杠杆,使用机械是否省功,大量实验表明：使用任何机械都不省功！,机械效率,额外功,有用功,总功,有用功：直接对物体所做的功。,额外功：不可避免的对机械本身,和克服摩擦等因素做的功。,总功：有用功和额外功的总和,W,总,W,有用,W,额外,测滑轮组的机械效率,为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？,重力,G,物体移动距离,h,绳子自由端移动距离,s,绳端,拉力,F,弹簧测力计,刻度尺,测量工具,需要哪些测量工具？,实验原理：,实验器材：,滑轮组,，,绳,，,物体（或钩码）,，铁架台,弹簧测力计,刻 度 尺,测量工具,测滑轮组的机械效率,1.,为了避免测力计的重力对实验产生的影响，弹簧测力计如何使用？若用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，怎样组装？,弹簧测力计要竖直向上拉动,实验设计：,测滑轮组的机械效率,2.,怎样提升滑轮组，弹簧测力计的读数才准确？,弹簧测力计要,竖直向上匀速,拉动滑轮组,3.,用弹簧测力计测拉力读数时，弹簧测力计应在向上的匀速运动中，还是静止状态？,向上的匀速运动中（静止状态不做功）,实验设计：,测滑轮组的机械效率,4.,怎样知道所提升钩码受到的重力？,用弹簧测力计测出，不能用,G=mg,计算。,实验设计：,测滑轮组的机械效率,实验设计,先把钩码（的上沿或下沿）放到刻度尺某一整刻度处,读出重物的初位置，同时用色笔在细绳的适当位置做标记，读出绳端的初位置，向上匀速拉动弹簧测力计后，再读出重物的末位置和绳端的末位置，重物两次位置差为钩码上升的高度，细绳两次位置差为绳端移动的距离。,如何测量钩码上升的高度,h,？细绳自由端通过的距离,s,？,实验步骤,（,1,）将弹簧测力计调零，,用弹簧测力计,测出钩码所受重力,G,并记录在表格中,。,（,2,）,如图所示组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端，绳子,自由端所受拉力,用,F,表示，绳子自由端移动的距离用,s,表示，钩码上升的高度用,h,表示。用弹簧测力计测出,F,，用刻度尺分别测出,s,、,h,，,并把测量数据记录在表格中。,实验步骤,（,3,）更换不同的钩码，用同一滑轮组提升，,将测量数据,G,、,F,、,s,、,h,记录到数据表格。,（,4,）利用公式,计算滑轮组的机械效率,，并将,值记录在表格中。,，,注：第（,3,）步中更换不同的滑轮组，提升同一钩码，将测量数据,G,、,F,、,s,、,h,记录到数据表格。,实验数据记录表,G,/N,h,/m,F,/N,s,/m,W,有,/J,W,总,/J,1,2,3,实验,1,保持动滑轮重一定，改变提升钩码重力。,实验数据记录表,G,/N,h,/m,F,/N,s,/m,W,有,/J,W,总,/J,1,2,实验,2,保持钩码重力一定，改变动滑轮重。,实验结论,（,1,）用同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，机械效率越高。,（,2,）,物重,一定，动滑轮,越重,，机械效率越,低,。,
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