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第九章 简单机械 功和机械能,复习课件,古代劳动人民建造宫殿时的情形,简单机械 功和机械能,杠杆,五要素：支点,O,、动力,F,1,、阻力,F,2,、动力臂,L,1,和阻力臂,L,2,功率,平衡条件：动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,分类,滑轮：定滑轮、动滑轮和滑轮组,功：,W=FS,定义：表示物体做功快慢的物理量，物体在单位时间内完成的功叫功率,计算公式：,P=W/t,机械效率,有用功、额外功和总功,机械效率,定义：有用功占总功的比值,公式：,=W,有,/W,总,（,1,）,机械能及其转化,动能：物体由于运动而具有的能,势能：物体由于被举高而具有的能,机械能的转化,动能与重力势能的转化,动能与弹性势能的转化,重力势能与弹性势能的转化,考点一 杠杆,1.,杠杆：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆,.,2.,杠杆的五要素：,(1).,支点,(,O,),：杠杆绕着转动的点,.,(2).,动力（,F,1,）：使杠杆转动的力,.,(3).,阻力（,F,2,）：阻碍杠杆转动的力,.,(4).,动力臂（,l,1,）：从,支点,到动力,作用线,的,距离,.,(5).,阻力臂（,l,2,）：从,支点,到阻力,作用线,的,距离,.,强调,:,力的作用线：,通过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线,.,距离：,点到直线的垂线段的长度,.,3.,杠杆的平衡条件：动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,4.,杠杆的分类及其应用,(1),省力杠杆：,动力臂大于阻力臂，动力小于阻力,.,使用省力杠杆，虽然省了力，但却费了动力作用点移动的距离,.,(2),费力杠杆：,动力臂小于阻力臂，动力大于阻力,.,使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离,.,3,等臂杠杆：,动力臂等于阻力臂，动力等于阻力,.,物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆,.,托盘天平,物理天平,考点二 滑轮和滑轮组,升国旗时，升旗手向下拉绳，国旗却向上运动，你知道这是什么原因吗？,1.,定滑轮,:,轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮,.,(1),实质：,定滑轮,是一个,等臂,杠杆,.,(2),特点：,使用定滑轮,不能省力,，但,可以改变力的方向,.,旗杆顶的定滑轮,2.,动滑轮,:,工作时，轴跟物体一起移动的滑轮,.,(1),实质：,动滑轮,是一个动力臂为阻力臂,两倍,的杠杆,.,(2),特点：,使用动滑轮,省力一半，但,不能,改变动力的方向，且,费距离,.,电动起重机的动滑轮,3.,滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起使用,.,(1),使用滑轮组的好处：既能省力又可以改变力的方向,.,(2),特点：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着，提起物体所用的力就是物重的几分之几，即,F=G/n(,不考虑动滑轮重,).,如果考虑动滑轮重，则,F=1/n,（,G,物,+G,轮,）,(3),使用滑轮组费距离：,s=nh.,考点三 功,叉车举高货物,拉力使物体升高,1.,定义：有力作用在物体上，物体在力的作用下沿力的方向移动了一段距离，这个力就对物体做了功,.,2.,力学中做功的两个必要因素：,一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动了距离,F,s,F,s,F,F,3.,不做功的情况,（,1,）物体受到力，但没有在此力方向上移动距离，即通过的距离为零,.,（,s,=0,）,（,2,）物体没有受到力，但由于惯性通过了一段距离，也就是没有力做功,.,（,F,=0,）,（,3,）物体受力方向和物体运动的方向垂直,.,（,F,与,s,的方向垂直）,人举着杠铃坚持一会儿，举力做功吗？,F,0,s,0,没有做功（劳而无功）,冰壶在平滑的冰面上滑行，有力做功吗？,F,=0,s,0,没有做功（不劳无功）,提箱子在水平路上走，提力做功吗？,F,0,s,0,力的方向与运动方向垂直,没有做功（劳而无功）,4.,功的计算：,功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积，,即,:,功力,距离,如果用,表示力，,s,表示物体在力的方向上通过的距离，,表示力所做的功，则,W,=,Fs,.,5.,功的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿（,N,）,距离的单位是米（,m,），功的单位是焦耳,(J).,J,N m,6.,功的原理：使用机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不会省功,.,(1),由功的原理可知：省力的机械费距离，费力的机械省距离，既省力又省距离的机械是不存在的,.,(2),不计摩擦，功的原理可表述为：人们使用机械所做的功,.,考点四 功率,体重不同的他们爬相同的楼时，做功相等吗？做功的快慢一样吗？,1.,比较做功快慢的方法,方法一：,W,甲,=,W,乙,时，用时间短的则做功快；,方法二：,t,甲,=,t,乙,时，做功多的则做功快,.,2.,功率,:,表示物体做功快慢的物理量,.,物理学中，把单位时间内完成的功叫做功率,.,3,表达式,由,W=Fs,和,v=s/t,可得,P=Fv.,4,国际单位：,瓦特,(,瓦,、,W,),1W=1J/s,常用单位：,1,kW=10,3,W,1,MW=10,6,W,考点五 机械效率,有用功、额外功和总功,有用功,实现目的而做的功,必须做的功，叫做有用功,.,额外功,克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功,在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功,.,总 功,动力对机械所做的功,有用功加额外功是总共做的功，叫总功,.,即：,W,总,=W,有用,+W,额外,机械效率,在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为,机械效率,.,1,定义：有用功跟总功的比值,.,2,公式：,3,用百分数表示。总小于,1.,（,1,）增大提升物体的重力（增大有用功）,.,3.,提高机械效率的方法,增大有用功或减小额外功，具体表示为：,（,2,）减小机械本身的重力（减小克服机械重力做的额外功）,.,（,3,）定时润滑（减小克服机械间的摩擦而做的额外功）,.,考点六 机械能及其转化,从高处下落时,重力势能转化为动能,与弹簧床接触,动能转化为弹性势能,接触后弹起,弹性势能转化为动能,上升过程,动能转化为重力势能,1.,机械能：动能和势能统称为机械能,.,即机械能,=,动能,+,势能,.,(1),动能,：,物体由于运动而具有的能叫做动能,.,物体动能的大小与物体质量和它的速度有关，物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大,.,(2),重力势能,：,物体由于被举高而具有的能叫做重力势能,.,物体重力势能的大小与物体的质量、被举的高度有关，物体的质量越大，举得越高，它的重力势能就越大,.,(3),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,.,物体弹性势能的大小与弹性形变的大小有关，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大,.,2.,物体的动能和势能可以相互转化，在转化过程中，如果存在摩擦阻力，则机械能会不断减小，即机械能不守恒,.,机械能转化和守恒定律,重点实验解读,实验一 探究杠杆的平衡条件,考查要点：,1.,让支点处于杠杆中央的目的：消除杠杆自身重力对实验的影响,.,2.,使杠杆在水平位置静止的目的：方便测出或读出杠杆的力臂,.,3.,杠杆平衡螺母的调节：左高左调，右高右调,.,4.,实验进行多次测量的目的：避免实验数据的偶然性，使结论具有普遍性,.,5.,测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时，测力计示数的变化：会变大，因为拉力的力臂变小了,.,6.,实验数据分析总结,.,7.,杠杆平衡条件的应用,.,8.,实验结论：杠杆的平衡条件是动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,.,（,2016,南平）利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”,（,1,）实验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向,（,选填,“,左,”,或,“,右,”,）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以直接从杠杆上读出（）,（,2,）杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆,B,点挂,3,个相同的钩码，可在杠杆的,D,点挂,个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡,（,3,）保持,B,点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂,l,1,和动力,F,1,的数据，绘制了,l,1,-F,1,的关系图象，如图丙所示请根据图象推算，当,l,1,为,0.6m,时，,F,1,为,N,（,1,）杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，右端上翘，故应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂大小；（,2,）设一钩码重为,G,，一格为,L,，根据杠杆平衡条件可知：,3G,4L=F,D,3L,，所以,F,D,=4G,，需在,D,点挂,4,个钩码,；,F,2,L,2,L,1,0.3,N,m,0.6,m,（,3,）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据,F,1,L,1,=F,2,L,2,可知，利用图象中任意一组数据都能得出，,F,2,L,2,=F,1,L,1,=0.1m3N=0.3N,m,；,故若当,L,1,为,0.6m,时，,F,1,=,=0.5N.,（,1,）右；力臂的大小；（,2,）,4,；（,3,）,0.5,【解答】,【,答案,】,实验二 测量滑轮组的机械效率,考查要点：,1.,操作要求：匀速拉动弹簧测力计,.,2.,弹簧测力计的读数,.,3.,总功、有用功和机械效率的计算,.,4.,实验结论：同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高；提升同一物体，动滑轮的个数越小，即动滑轮烦人重力越小，滑轮组的机械效率越高；滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方法和重物提升的高度无关,.,在,“,测滑轮组机械效率,”,的实验中，小强按正确方法操作，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据,.,（,1,）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为,_,J,人做的总功为,_J.,（,2,）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是,_,；结合测力计放大图，可知小强的错误是,_.,（,3,）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该是,_.,钩码总,重,G(N),钩码,上升高度,h(m),测,力,计,拉力,F(N),测,力,计,移,动,距离,s(m),5,0.05,1.4,0.15,(1)0.25,0.21;(2),有用功大于总功 测力计的示数读错,;,(3)92.6%,【,答案,】,真题体验,1.,如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力,F,，将杠杆缓慢地由位置,A,拉至,B,，在这个 过程中，力,F,的大小将（,C,）,A.,不变,B.,变小,C.,变大,D.,先变大后变小,本题考查动态杠杆的定性分析。将杠杆由,A,位置拉至,B,位置时，阻力臂逐渐变大，由,F,OA=GL,阻,可知，,G,不变，,L,阻,变大，动力臂,OA,始终不变，所以动力,F,逐渐变大，故选择,C.,【解答】,【,答案,】C,真题体验,2.,（,2015,汕尾）,如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是（,C,）,A.B.C.D.,1,2,1,3,1,2,此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即,F=,G,；,此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即,F=G,；,此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由,3,股，则,F=,G,；,此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由,2,股，则,F=,G,由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是,C,【解答】,【,答案,】C,3.,（,2016,连云港）下列有关功的说法正确的是（,A,）,A,足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功,B,吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中，吊车对重物做了功,C,运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功,D,用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离所做的功不同,足球在水平地面上滚动时，足球没有在重力的方向上通过距离，因此重力对足球没有做功，故,A,正确；,吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中，吊车的拉力与物体通过距离的方向垂直，所以吊车对重物不做功，故,B,错误；,运动员举着杠铃在空中
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