简单机械与功-课件.ppt

简单机械和功（一）杠杆（一）杠杆1.定义定义一根硬棒，在力的作用下能绕着一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。固定点转动，这根硬棒就是杠杆。2.几个名称几个名称:支点：杠杆绕着转动的点。支点：杠杆绕着转动的点。动力：使杠杆转动的力。动力：使杠杆转动的力。阻力：阻碍杠杆转动的力。阻力：阻碍杠杆转动的力。动力臂：从支点到动力作用线的距离。动力臂：从支点到动力作用线的距离。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。OO OF1F1F1F2F2F2OL1L2支点支点动动力力阻阻力力动力臂动力臂阻力臂阻力臂F23.杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件4.杠杆的种类杠杆的种类（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆。）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆。例如：起子、扳子。例如：起子、扳子。（2）费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆。）费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆。例如：镊子、钓杆。例如：镊子、钓杆。（3）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆。）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆。例如：天平。例如：天平。省力杠杆省力，但费距离，费力杠杆费力，省力杠杆省力，但费距离，费力杠杆费力，但省距离。但省距离。F1L1=F2L21、在下列机械中，、在下列机械中，羊角锤羊角锤钓鱼竿钓鱼竿天平天平钢丝钳钢丝钳筷子筷子理发剪刀理发剪刀普普通剪刀通剪刀铁匠剪刀铁匠剪刀缝纫机的脚踏板缝纫机的脚踏板(10)铡草用的铡刀铡草用的铡刀(11)镊子镊子(12)铁锹铁锹(13)道钉撬道钉撬(14)定滑轮定滑轮(15)动滑轮，它们中动滑轮，它们中属于省力杠杆的是属于省力杠杆的是属属于费力杠杆的是于费力杠杆的是_属于属于等臂杠杆的是等臂杠杆的是.(10)(13)(15)(11)(12)(14)2、在已平衡的杠杆两边分别挂在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相等）上不同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，杠杆仍然平衡，如图，则如图，则：左右力臂左右力臂L1:L2=_?L L1 1L L2 2在两边钩码下同时加在两边钩码下同时加挂一个同样的钩码，挂一个同样的钩码，杠杆杠杆_（填（填“能或能或不能不能”）平衡？）平衡？_边下降边下降?2、在已平衡的杠杆两边分别挂上不在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相等），同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，杠杆仍然平衡，如图，则如图，则：若使杠杆再次平若使杠杆再次平衡，可在衡，可在_边边的钩码下再挂的钩码下再挂_个钩码？个钩码？2、在已平衡的杠杆两边分别挂上不在已平衡的杠杆两边分别挂上不同数量的钩码（每个质量相等），同数量的钩码（每个质量相等），杠杆仍然平衡，杠杆仍然平衡，如图，则如图，则：若使再次平衡的若使再次平衡的杠杆两边同时去杠杆两边同时去掉一个钩码，则掉一个钩码，则 _ _ 边将下降边将下降 3 3、如图所示，用一根自重可以忽略不计如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块。若撬棒的撬棒撬动石块。若撬棒C C点受到石块的压点受到石块的压力是力是1500N1500N，且，且ABAB1.5m1.5m，BCBC0.3m,CD=0.2m0.3m,CD=0.2m，则要撬动石块所用力应不小，则要撬动石块所用力应不小于（提示：注意考虑作用在于（提示：注意考虑作用在A A点动力的方向）点动力的方向）（）A A500N 500N B B300N 300N C C200N 200N D D150N150N D D如图所示施力时，动力如图所示施力时，动力F F/多大？多大？F F/F F4 4、如图所示杠杆，在、如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆垂始终与杠杆垂直的直的力力F F，当杠杆由如图实线位置匀速转动，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，到虚线位置时，F F大小的变化情况是大小的变化情况是（）A大小不变大小不变B由小变大由小变大 C先变大后变小先变大后变小D先变小后变大先变小后变大 GOGOL L2 2GL L2 2 4、如图所示杠杆，在如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆始终与杠杆垂直的垂直的力力F F，当杠杆由如图实线位置匀速转，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，动到虚线位置时，F F大小的变化情况是大小的变化情况是（）A A大小不变大小不变 B B由小变大由小变大 C C先变大后变小先变大后变小 D D先变小后变大先变小后变大 4、如图所示杠杆，在如图所示杠杆，在A A端施一个端施一个始终与杠杆始终与杠杆垂直的垂直的力力F F，当杠杆由如图实线位置匀速转，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，动到虚线位置时，F F大小的变化情况是大小的变化情况是（）A A大小不变大小不变B B由小变大由小变大 C C先变大后变小先变大后变小 D D先变小后变大先变小后变大 GGOL L2 25 5、钢丝钳是日常生活中常用到的工具，使用钢丝、钢丝钳是日常生活中常用到的工具，使用钢丝钳时涉及到许多物理知识，请写出三个：钳时涉及到许多物理知识，请写出三个：(1)(1)。(2)(2)。(3)(3)。（二）滑轮（二）滑轮1.定滑轮定滑轮（1）定义：）定义：轴固定不动的滑轮叫定滑轮轴固定不动的滑轮叫定滑轮（2）实质：）实质：定滑轮实质是等臂杠杆，不省力，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力，但能改变力的方向。但能改变力的方向。2.动滑轮动滑轮（1）定义：）定义：轴可以随物体一起移动的滑轮轴可以随物体一起移动的滑轮叫动滑轮叫动滑轮。（2）原理：）原理：动滑轮实质是动力臂为阻力臂动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆。动滑轮省一半力。倍的杠杆。动滑轮省一半力。GF=_GGF=_G6 6、如何判断滑轮组的如何判断滑轮组的省力情况省力情况?省力计算省力计算公式：s=hn。V绳=n*V物 F拉=1/nG s：绳子自由端移动的距离。V绳：绳子自由端移动（上升/下降）的速度 h：重物被提升的高度。V物：物体移动（上升/下降）的速度 n：承重的绳子段数。G：物重。l原则是：n为奇数时，绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担，其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如：n=5，则需两个动滑轮（3+2）。n为偶数时，绳子从定滑轮为起始，这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如：n=4，则需两个动滑轮（2+2）。其次，按要求确定定滑轮个数，原则是：一般的：两股绳子配一个动滑轮，一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时，偶数段绳子可减少一个定滑轮；要改变力作用方向，需增加一个定滑轮。综上所说，滑轮组设计原则可归纳为：奇动偶定；一动配一定，偶数减一定，变向加一定。3.滑轮组滑轮组（1）定义：）定义：由几个滑轮组合在一起使用由几个滑轮组合在一起使用叫滑轮组。叫滑轮组。（2）原理：）原理：即利用了动滑轮省一半力又利用了即利用了动滑轮省一半力又利用了定滑轮改变动力的方向。定滑轮改变动力的方向。7、如图所示，物体、如图所示，物体A重重100N，A与水平面间的摩擦力为与水平面间的摩擦力为30N，不计，不计滑轮与绳子间的摩擦，若用该滑轮组使滑轮与绳子间的摩擦，若用该滑轮组使A沿水平方向匀速运动，则沿水平方向匀速运动，则拉力拉力F为多少？为多少？（三）功（三）功1.功包括两个必要因素：功包括两个必要因素：(1)作用在物体上的力，作用在物体上的力，(2)物体在力的方向上通过的距离物体在力的方向上通过的距离。2.功的计算：功的计算：W=FS3.功的单位：功的单位：焦耳，焦耳，J1J=1Nm4.功的原理：功的原理：使用机械时，人们所做的功都等使用机械时，人们所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。也就是使用任何机械都不省功。8 8、下列事例中对物体做了功的有、下列事例中对物体做了功的有 （）A A用用1000N1000N的力拉车，车没有动的力拉车，车没有动 B B起重机吊着重物上升起重机吊着重物上升10m10mC C举重运动员将杠铃稳稳的举在空中，停举重运动员将杠铃稳稳的举在空中，停留了留了10s10sD D用竖直方向的用竖直方向的500N500N力提着水桶，沿水平力提着水桶，沿水平方向移动了方向移动了2m2m B9 9、如图所示，水平地面上有两个质量相同的、如图所示，水平地面上有两个质量相同的木板货箱，三个工人用水平力沿相同的路面木板货箱，三个工人用水平力沿相同的路面推货箱进仓库，此时这两个货箱所受的滑动推货箱进仓库，此时这两个货箱所受的滑动摩擦力分别为摩擦力分别为f f甲甲和和f f乙乙，工人对货箱做的功分，工人对货箱做的功分别为别为W W甲甲和和W W乙乙，则下列判断正确的是（，则下列判断正确的是（）A Af f甲甲f f乙乙，W W甲甲W W乙乙 B Bf f甲甲f f乙乙，无法判断做功的多少，无法判断做功的多少C Cf f甲甲f f乙乙，W W甲甲W W乙乙 D D无法判断滑动摩擦力的大小和做无法判断滑动摩擦力的大小和做功的多少功的多少 （四）功率（四）功率1.概念：单位时间里完成的功，叫做功率。概念：单位时间里完成的功，叫做功率。功率表示做功的快慢。功率表示做功的快慢。2.公式:p=w/t 3.单位单位瓦特瓦特W，W=1J/s10、使使用用机机械械做做功功时时，下下面面说说法法正正确确的的是：是：（A）功率大的机器一定比功率小的机器做功多；（B）功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少；（C）功率小的机器一定比功率大的机器做功慢；（D）以上说法都不对 11 11、在学习了功率知识后，三位同学想比在学习了功率知识后，三位同学想比较爬杆时谁的功率大。以下是他们讨论后得较爬杆时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是出的三套方案，其中可行的是 （）用相同的时间爬杆，测量各自的体重和爬用相同的时间爬杆，测量各自的体重和爬上杆的高度，即可比较功率的大小；上杆的高度，即可比较功率的大小；都爬到杆顶，测量各自的体重和爬杆的时都爬到杆顶，测量各自的体重和爬杆的时间即可比较功率的大小；间即可比较功率的大小；测量出各自的体测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，即可比重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，即可比较功率的大小；较功率的大小；A A只有只有 B B C C D D D D(五五)、机械效率、机械效率1、有用功：无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。（1）举高重物时：W有=G物hW有=f摩擦S（2）在粗糙水平面上移动物体时：2、额外功：并非人们需要但又不得不做的功（1）克服机械自重做功：W额外=G动滑轮h使用动滑轮或滑轮组时：（2）克服机械间的摩擦做功：使用斜面时：W额外=f摩擦L3、总功：有用功和额外功的和，叫总功。W总=W有用+W额外公式（1）：公式（2）：W总=F动力S动力 作用在机械上的动力动力作用点移动的距离4、机械效率、机械效率有用功跟总功的比值叫机械效率。有用功跟总功的比值叫机械效率。公式：公式：5、机械效率公式：12、判断：、判断：下面说法中是否正确1有用功越多，机械效率越高2额外功越少，机械效率越高3物体做功越慢，机械效率越低4做总功越多，机械效率越低5做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高6做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高7用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一定相同8因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于19做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高10有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高1313、某同学为了将质量为、某同学为了将质量为5kg5kg的物体的物体提高提高1m1m，考虑到额外功的影响，则下，考虑到额外功的影响，则下列方式中该同学做功最少的是列方式中该同学做功最少的是 （）A A徒手将物体直接抬高徒手将物体直接抬高1m B1m B通过动滑轮把物体吊高通过动滑轮把物体吊高1m1mC C通过斜面把物体推高通过斜面把物体推高1m D1m D通过定滑轮把物体吊高通过定滑轮把物体吊高1m1mA14、如图所示，建筑工地上，工人用一个动滑轮将重、如图所示，建筑工地上，工人用一个动滑轮将重720N的重物的重物匀速提升匀速提升5m，工人所用拉力为，工人所用拉力为450N，求：，求：（1）工人做的总功）工人做的总功（2）该动滑轮的机械效率）该动滑轮的机械效率1515、李勇想探究斜面的机械效率。他、李勇想探究斜面的机械效率。他用长木板支在凳子上搭成斜面，将用长木板支在凳子上搭成斜面，将1Kg1Kg盐装在塑料袋中，通过弹簧测力计将盐装在塑料袋中，通过弹簧测力计将盐袋匀速向上拉，弹簧测力计的示数盐袋匀速向上拉，弹簧测力计的示数为为4N4N；盐袋沿斜面移动；盐袋沿斜面移动1m1m，上升高度，上升高度为为30cm30cm。这个斜面的机械效率为。这个斜面的机械效率为 （g g取取10N/kg10N/kg）751616、如图所示，在、如图所示，在50N的水平拉力的水平拉力F F作用作用下下,重重800的物体沿水平地面做匀速直的物体沿水平地面做匀速直线运动线运动,物体与地面间滑动摩擦力为物体与地面间滑动摩擦力为120.则滑轮组的机械效率为则滑轮组的机械效率为 _ _；若物体的速度为若物体的速度为0.2m/s,则则1min内拉力做内拉力做的功为的功为_J1717、各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体、各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析右图中三种做功情况情况具体分析。具体分析右图中三种做功情况(设滑轮规格相同设滑轮规格相同)，产生额外功最多的应是产生额外功最多的应是_图。若钩码图。若钩码(m=50g)在三种情况中均被在三种情况中均被提高提高1米，各种情况机械做的有用功均为米，各种情况机械做的有用功均为_，由此可判断出，由此可判断出_图的机械效率最大。图的机械效率最大。(g取取10N/Kg)作业一：作业一：18、在、在“测定动滑轮机械效率测定动滑轮机械效率”的实验中，用同一滑轮进行了两次的实验中，用同一滑轮进行了两次实验，实验数据如下：实验，实验数据如下：实验中应实验中应拉弹簧测力计拉弹簧测力计第一次实验测得滑轮组的机械效率为第一次实验测得滑轮组的机械效率为_；第第二二次次实实验验时时滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率(选选填填“大大于于”、“小小于于”或或“等等于于”）第第一一次次实实验验时时的的机机械械效效率率若不计摩擦，该动滑轮的重为若不计摩擦，该动滑轮的重为_。实验实验次数次数钩码重G/N钩码上升高度h/cm测力计示数F/N测力计移动距离s/cm12101.5202553.010 19、如图所示是小亮同学测定斜面、如图所示是小亮同学测定斜面机械效率的装置图，下表是小亮同机械效率的装置图，下表是小亮同学设计的记录表格。分析表中的实学设计的记录表格。分析表中的实验数据，你能得到哪些结论？（要验数据，你能得到哪些结论？（要求写两条）求写两条）斜面斜面倾倾斜斜程程度度小车小车重重量量G/NG/N斜面斜面高高度度h/mh/m沿斜沿斜面面拉拉力力F/NF/N斜面斜面长长s/ms/m有用有用功功W W有有/J/J总功总功W W总总/J/J机械机械效效率率较缓较缓10100.10.13 31 11 13 33333较陡较陡10100.20.24 41 12 24 45050最陡最陡10100.30.35 51 13 35 56060(1)(1)同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体所用拉力越大所用拉力越大（2 2）同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体）同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体机械效率越高机械效率越高 2020、一块水田面积为、一块水田面积为2400m2400m2 2 要灌平均要灌平均0.1m0.1m深深的水。不计水渗透的损失，求：（的水。不计水渗透的损失，求：（1 1）所灌水）所灌水的体积；（的体积；（2 2）所灌水的质量；（）所灌水的质量；（3 3）若这些）若这些水是用水泵水是用水泵(抽水机抽水机)从距水田从距水田2m2m深的水渠中深的水渠中抽上来的，水泵至少要做多少功？（抽上来的，水泵至少要做多少功？（4 4）若水）若水泵的功率为泵的功率为 2.4kw2.4kw，抽这些水要用多长时间，抽这些水要用多长时间？（？（水水1.0 x101.0 x103 3kg/mkg/m3 3,g=10N/kg),g=10N/kg)已知：已知：S=2400m2400m2 2,h,h1 10.1m0.1m，h h2 22m2mP2.4kwkw2400 w2400 w求：求：（1）V=?（3）m？（？（3）W=?（4）t？（1）VSh1=2400m2x0.1m=240m3（2）mV1.0 xl03Kg/m3x240m3解：解：(3)W=Gh=mgh=2.4 x 10(3)W=Gh=mgh=2.4 x 105 5kg x 10 N/kg x 2 mkg x 10 N/kg x 2 m=4.8x106J=2x103s2.4x105kg(4)由由p=Wt得：得：tWP4.8x106J2.4x103=W讨论讨论（1）抽水机抽水所做的功是有用功还）抽水机抽水所做的功是有用功还是总功？是总功？（2 2）P P2.4 2.4 kw kw 是什么功率？是什么功率？21、工工人人师师傅傅常常利利用用斜斜面面把把重重物物搬搬运运到到汽汽车车上上，如如图图所所示示，汽汽车车车车厢厢底底板板高高度度h=1.5m，斜斜面面长长度度s3m，现现用用力力F沿沿着着斜斜面面把把重重力力G=1800N的的重重物物匀匀速速拉拉到到车车上上，若若不不计计摩摩擦擦，拉拉力力F为为_N；若若实实际际拉拉力力F1200N，则则该该斜斜面面的的机机械械效效率率 是是%22、如如图图所所示示，用用一一个个动动滑滑轮轮拉拉动动一一个个物物体体A以以0.5ms的的速速度度在在水水平平面面匀匀速速运运动动，物物体体A重重为为20N，受受到到的的摩摩擦擦力力是是物物重重的的0.2倍倍，水水平平拉拉力力F为为2.5N，则则在在2s内内拉拉力力做做的的功功是是_J，滑滑轮轮的的机械效率是机械效率是_(不计滑轮重力不计滑轮重力)。23、如如图图所所示示，用用滑滑轮轮组组拉拉着着一一只只木木块块P沿沿水水平平面面以以0.5ms的的速速度度匀匀速速向向右右运运动动，此此时时弹弹簧簧测测力力计计的的读读数数为为4N。若若每每只只滑滑轮轮重重1N，绳绳与与滑滑轮轮间间的的摩摩擦擦不不计计，则则该该滑滑轮轮组组的的机机械械效效率率为为_，在在2s内内拉力拉力F做的功为做的功为_J。2424、小马用如图所示的滑轮组抬、小马用如图所示的滑轮组抬高重高重5N5N的小车，若不考虑摩擦和的小车，若不考虑摩擦和绳重，请你计算下列问题：绳重，请你计算下列问题：（1 1）若不计动滑轮重，绳子自）若不计动滑轮重，绳子自由端弹簧测力计的示数多大？由端弹簧测力计的示数多大？（2 2）若考虑动滑轮重量，此时）若考虑动滑轮重量，此时弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是2.5N2.5N，该滑，该滑轮组的机械效率多大？轮组的机械效率多大？（3 3）当动滑轮总重超过多少时，）当动滑轮总重超过多少时，使用该滑轮组提该小车不再省力使用该滑轮组提该小车不再省力？n=4（3 3）分析：当）分析：当 F FG G物物时，不再省力，时，不再省力，（2）（1）F1nG145N=1.25NW有有W总总100 GhFS100GhF4h1005N42.5N10050F1nG总总14（G物物+G动动）514（5+G动动）G动动20515N简单简单机械机械简简单单机机械械和和功功杠杆杠杆种类种类平衡条件平衡条件F1L1=F2L2滑轮滑轮定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮特点及实质特点及实质滑轮组滑轮组省力情况：省力情况：F=1n（G物物+G动动）功、功、功率功率及机及机械效械效率率做功的两个必要因素做功的两个必要因素功的功的计算计算W=FS做功做功快慢快慢功率的定义功率的定义功率的计算功率的计算P=FVWt做功做功效率效率机械效率的定义、测量及计算机械效率的定义、测量及计算=100W有有W总总