机械和功.docx

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机械和功

第十一章简单机械和功复习教学案

班级：

　　　　　姓名：

【复习目标】

1．能从现实生活中感受杠杆，理解力臂，会画有关杠杆受力的力臂。

2．会探究杠杆平衡条件并会利用杠杆平衡条件解决有关问题。

4．能联系实际体会简单机械在现实中的广泛运用。

5．知道物体做功的两个必要条件，会判断力对物体是否做功。

3．知道定、动滑轮和滑轮组的特点及作用，会组装滑轮组。

6．知道功的公式以及功在国际单位制中的单位，会计算功的大小。

7．能从功的角度理解使用简单机械“省力”和“省距离”之间的辨证关系。

8、通过复习知道功率的物理意义，功率的计算和单位。

9、通过复习知道影响滑轮组的机械效率的因素，机械效率的计算。

【知识梳理】

（一）杠杆

1、定义：

在力的作用下能绕_______的硬棒称做杠杆。

如下图所示为生活中的一些杠杆的应用。

2、杠杆的五要素：

支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

如图所示：

（1）

支点：

（O）；

（2）动力：

使杠杆_____的力（F1）；

（3）动力臂：

从支点到_____的距离（L1）；

（4）阻力：

__杠杆转动的力（F2）；

（5）阻力臂：

从___到阻力作用线（L2）

作力臂的方法：

先找到支点，再画出力的作用线，作支点到力的作用线的垂线，再画出垂直的符号即可。

3、杠杆的平衡条件

（1）杠杆平衡条件

（2）计算公式表示为：

（3）根据动力和阻力的关系，可知它们使杠杆转动的方向是的，若动力使杠杆做顺时针转动，则阻力就使杠杆做

转动。

4、三种杠杆

（1）省力杠杆：

当动力臂阻力臂时（即L1L2）,杠杆平衡时,动力阻力（即

F1F2）,特点是省力但费．例如_______，_____。

（2）费力杠杆：

当动力臂阻力臂时（即L1L2），杠杆平衡时，动力阻力（即

F1_F2），特点是但省距离．例如____，。

（3）等臂杠杆：

当动力臂阻力臂时（即L1L2）,杠杆平衡时，动力阻力（即

F1F2），特点是不省力也不省距离．例如____，。

练一练：

判断图中哪些是省力杠杆？

费力杠杆？

等臂杠杆？

理发剪刀撬棒筷子缝纫机脚踏板

（二）滑轮

1、

定滑轮

定滑轮的特点：

不省力，也不省距离，但能改变，其实质是一个______杠杆。

2、动滑轮

（1）动滑轮的特点：

可省___的力（不计动滑轮重力和摩擦力），但要距离且不能改变力的方向，其实质是动力臂等于阻力臂两倍的杠杆。

3、滑轮组

（1）动滑轮和定滑轮的组合装置称为滑轮组。

（2）滑轮组特点：

使用滑轮组时，物体由几段绳子承担，提起物体所用的力就是物体和动滑轮总重的，表达式是：

F＝1／n（G物＋G动）。

（3）滑轮组绳子的绕法：

两钩用一，偶从定绕，奇从动绕，动定交替。

（三）功

1、做功的两个必要条件：

一是：

，二是：

。

2、功的公式：

，在国际单位制中，力、距离、功的单位分别是、、。

1J=N.m.

3．一个重力为G的物体从某一高度h落下，重力对物体做的功W=。

（四）功率

1、功率的定义：

2、物理意义：

表示物体做功的物理量。

3、功率的计算公式,如果物体做匀速直线运动，还可以用公式计算。

4、单位：

瓦特（W），如物体运动的功率为25W，含义指。

（五）机械效率

1、机械效率的定义。

2、机械效率的计算公式。

3、测滑轮组的机械效率：

器材

原理

步骤

。

4、影响滑轮组机械效率的主要因素：

（竖直方向上）重物的___和动滑轮的______。

【例题分析】：

1、在图1中画出羊角锤钉钉子时的动力F1,动力臂L1，阻力F2和阻力臂Ｌ2。

比较动力臂和阻力臂的长短，发现由于Ｌ１Ｌ２，因此使用羊角锤拔钉子的好处是　　　　

图1

2．观察图片，判断下列几种情况是否对物体做了功？

⑴司机用力推汽车，但汽车纹丝不动；

⑵足球在草地上滚了一段距离；

⑶学生背着书包在水平路面上匀速前进；⑷女孩把一箱报刊搬起来。

3.一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如下图所示。

若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：

（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？

（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？

4、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图12所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

实验

次数

物重

G/N

物体上升的高度h/cm

测力计的示数F/N

测力计移动的距离s/cm

1

6

3

2.5

9

2

6

5

2.5

17

3

6

8

2.5

24

（1）分析表中数据，回答以下问题：

①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是；

②第3次实验中滑轮组的机械效率是；

③滑轮组的机械效率与无关。

（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图13所示。

①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变；

②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率（选填“相同”或“不相同”），理由是：

。

【反馈练习】

1,下图中，F的力臂表示正确的是（）

2右图是脚踏式垃圾桶的示意图，下列说法正确的是（）

A．两杠杆均为省力杠杆

B．两杠杆均为费力杠杆

C．ABC为省力杠杆

D．A′B′C′为省力杠杆

3如右图，杠杆在水平方向平衡，若将测力计缓慢地自

位置1移到位置2，并保持杠杆始终水平平衡，则测力计的

读数变化是（）

A．不断增大

B．不断减小

C．先增大，然后减小

D．先减小，然后增大

4如右图，OA=25cm，OB=20cm，OC=20cm，

AC=15cm，杠杆水平平衡，测力计示数为（）

A．36NB．45N

C．50ND．60N，

5．在下图的四种情境中，人对物体做功的是（）

6．放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家过程中对书包所做的功约为　　（　　）

A．0JB．400JC．2000JD．2400J

7．重G的物体在水平地面上受水平向右的恒定拉力F作用时，由A移动到B，又移动到C，如图所示。

已知AB段较粗糙，BC段较光滑，且

＝2

。

设拉力F在A→B的过程中做功W1，在B→C的过程中做功W2，则关于W1、W2大小关系正确的是（）

A．W1：

W2＝l：

lB．W1：

W2＝1：

2

C.W1：

W2＝2：

1D．少条件，不好判断大小关系

8.如图，李萍同学将同一物体分别沿倾角不同的光滑斜面推上同一高度，则李萍做功（）

A．沿AD推力做功较多

B．沿BD推力做功较多

C．沿CD推力做功较多

D．沿AD、BD、CD推力做功一样多

9.　下列关于功率的说法中正确的是（）

　　A.　物体做功越多，功率越大　　　　　　B.　物体做功时间越长，功率越大

　　C.　物体做功越快，功率越大　　　　　　D.　物体做功时间越短，功率越大

10.　甲、乙两位体重相同的同学，利用跳台阶测量自己身体的输出功率，测出甲跳20个来回所花的时间比乙多，如果他们做的功和做功的功率分别是W甲、P甲和W乙、P乙，那么下列关系中正确的是（）

　　A.　W甲＝W乙　　　　　　　P甲＝P乙　　　　　　　　　　　B.　W甲＞W乙　　　　　　　P甲＞P乙　　　

C.　W甲＝W乙　　　　　　　P甲＜P乙　　　　　　　　　　　D.　W甲＞W乙　　　　　　　P甲＝P乙　　

11.两台机器同时做功，甲机器做的功是乙机器做的功的2/3，甲做功所用的时间与乙做功所用时间的比值是4∶3，则甲、乙两台机器的功率之比是（）

A.2∶1B.1∶2C.8∶9D.9∶8

12．功率相同的两辆汽车，各自在水平公路上做匀速直线运动，汽车甲在半小时内行驶15km，汽车乙在2min内行驶1200m，则（）

A．两车牵引力之比为5︰6B．两车发动机做功之比为1︰1

C．两车速度之比为1︰1D．两车所受阻力之比为6︰58.

13.如图所示，规格完全相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提升重为G1和G2的两个物体，不考虑绳重及摩擦，比较它们的省力情况和机械效率。

A.若G1=G2，则F1

B.若G1=G2，则F1>F2，甲的机械效率高

C.若G1F2，甲、乙的机械效率相同

D.若G1

甲乙

二、填空：

1、甲的示数为18N时，重物为N，如果测

力计移到水平位置匀速拉，乙的示数将，该滑轮是滑轮。

2、如图2是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个　　　

（填“省”或“费”）力杠杆；若箱和物品共重100N，

动力臂是阻力臂的5倍，则抬起拉杆的力至少为

　　N。

3、在下列情况中，人对物体是否做功？

并说明理由:

⑴将重物从地面上提起放到肩上________________________________；

⑵将重物提在手中沿水平方向移动50米的距离___________________；

⑶扛着重物登上三楼__________________________________________；

⑷举重运动员举起杠铃后,站着坚持3秒钟不动___________________；

⑸推出去的铅球在空中向前飞行时______________________________

4、如图所示，放在水平桌面上重为G＝4N的木块，在F＝3N的水平拉力作用下，5s内运动了2m，在这个过程中，重力G对物体做的功为______J，拉力F对物体做的功为______J，拉力F做功的功率为_____W。

5、如图所示，滑轮组自重及绳与滑轮的摩擦力不计，物体重300N，在F＝4N的拉力作用下，物体以5m/s的速度匀速运动，则物体A在运动的过程中受到的摩擦力为_______N；在10s内滑轮组对物体做的功是___J，拉力F的功率是____W。

6、某汽车发动机输出功率为30kW，恰能以54km／h，匀速行驶4.5km，其间发动机共做功

J，汽车行驶时受到的阻力为N。

当汽车上坡时，只能保持36km／h的速度匀速行驶时，此时汽车发动机牵引力为N。

三、作图：

1．（07河池）如图11所示，一轻质杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态．l2是力F2的力臂，请在图中画出F1的力臂l1和力F2的示意图．

2．在下图中，当提起400N的重物时，不计滑轮重、绳重及摩擦，绳子自由端所用拉力是80N，在图中画出滑轮组的绕线方法。

3、在下图中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留作图痕迹）。

四、实验；

1、以下是小丽和小宇同学在研究“杠杆平衡条件”的实验出现的情况：

⑴、在进行此实验时，他们应先调节杠杆使它在位置静止，在这一位置静止的好处是。

若杠杆被支起后，左端高右端低，则应进行的操作是。

⑵、小丽在实验时，忘了一部分数据的记录，请你帮助完成下表：

次数

动力F1/N

动力臂l1/m

阻力F2/N

阻力臂l2/m

1

2

0.01

1

2

0.03

4

0.06

⑶、实验时，老师只有给小丽10个相同的钩码，当在杠杆的左端挂上如图位置的三只钩码时，则为使杠杆平衡，小丽应当在杠杆的另一端的什么位置处挂几个钩码，请你帮小丽个主意：

；

图11

（4）、当小宇同学在拉着弹簧测力计使杠杆在如图位置平衡，读出测力计的示数，并从杠杆上直接读出对应的力臂，结果发现：

动力×动力臂≠阻力×阻力臂，于是小宇说，杠杆平衡条件在此种情况不成立，你知道其中的原因吗？

2．（07成都）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图12：

实验次数

1

2

3

钩码重G（N）

4

4

6

钩码上升高度h（m）

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F（N）

1.8

1.4

图12

2.4

绳端移动距离S（m）

0.3

0.5

0.3

机械效率η

74%

甲乙

（1）请将表中空白处填上恰当的数据。

（百分号前保留整数）

（2）通过表中数据可分析出实验1是用（填“甲”或“乙”）图做的实验

（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：

使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率___________。

（4）比较实验1和实验3可得正确结论：

使用同一滑轮组，________________________，可以提高滑轮组的机械效率。

3、小周同学在学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：

“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？

”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动小车的探究实验，并记录实验数据如下：

斜面倾斜程度

小车重G/N

小车上升高度h/m

沿斜面拉力F/N

小车移动距离S/m

有用功W有/J

总功W总/J

机械效率

较缓

10

0.1

3

1

1

3

33％

较陡

10

0.2

4

1

最陡

10

0.4

6

1

4

6

67％

请根据以上实验数据回答：

（1）、“较陡”时，做的有用功为_________，

总功为________，机械效率为_________。

（2）、通过对上述实验数据的分析，“较陡”时，拉力较_______

（3）、通过对上述实验数据的分析，你对小周提出的问题可获得的初步结论是：

______________________________________________________。

（4）如果小周还想探究斜面的机械效率与物重的关系，实验时应该控制哪些条件不变?

____________________________________________。

3、学校新购了一箱物理器材，小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率.

【实验器材】______________________；（根据下列步骤）

【实验步骤】

⑴小彬同学设计的测量步骤如下，其中多余的是____________

A.测出箱子的质量ｍ

B.测出楼梯的总长度L

C.测出一楼到三楼的竖直高度h

D.测出小云上楼所用的时间t

E.算出小云搬运箱子的功率P

⑵小云搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是P=____________

五、计算

1、电梯在10s内可以将质量为1.2t的货物由底层地面匀速运至四楼楼顶，若每层楼的高度是3.5m，那么电梯做功的功率是多少？

（g取10N/kg）

2、　如图所示的装置中，重30牛的物体A，在水平力F的作用下以10厘米/秒的速度沿水平桌面做匀速直线运动半分钟，此时弹簧秤的示数为2牛，（不计机械内部摩擦和机械自重）求：

（1）物体A受到的摩擦力　　　　　

（2）拉力所做的功

　　（3）拉力的功率

【拓展与延伸】

1、在做研究杠杆平衡条件的实验，小红根据如图12所示的实验现象得出的杠杆平衡条件是：

“动力乘以支点到动力作用点的距离等于阻力乘以支点到阻力作用点的距离”为了说明这一结论并不正确，请你在下图所示的杠杆上画出需要对杠杆右边所挂钩码处所施加的力的示意图和这个力的力臂。

图12

2、．一个体重为500N的同学骑自行车上学，在水平路面上以4m/s的速度匀速行驶，有关数据如下表所示。

自行车净重

200N

行驶过程中轮胎与地面接触的总面积

1×10－2m2

匀速行驶过程中的总阻力

30N

车轮直径

0.61m

轮胎承受的最大气压

1.2×105Pa

⑴在车行驶过程中，车对地面的压强是多大？

⑵该同学骑车沿直线匀速行驶10min做了多少功？

3、工人利用如图25所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升O.5m，工人对绳的拉力为600N，则滑轮组对重物所做的有用功多大?

该滑轮组此时的机械效率多少?

若另一名力气较小的工人只能用400N的力拉绳，则他最多能提起多重货物?