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博文教育讲义
课题名称：功和机械能简单机械
学习目标
1、理解掌握功、功率的定义及其计算；掌握机械能及相互转化；
2、理解掌握杠杆、滑轮、滑轮组等知识点；
3、知道什么是机械效率,它的大小和那哪些因素有关；
4、找出各知识点之间的内在联系，构建知识体系。
教学过程
知识回顾 课前热身
一、功：
1、功的理解：功是一个过程量，所描述的是在力的作用下，物体沿力的方向所移动距离的累积效应。
2、做功的两个必要因素：（1）；（2）
3、功的计算公式：
二、功率：
1、定义：
2、意义：表示的物理量
3、功率计算公式：
三、功的原理：使用任何机械都不能节省。
四、杠杆
　1、定义： 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
　2、五要素──组成杠杆示意图。
①支点： 杠杆绕着转动的点。用字母O表示。
②动力： 使杠杆转动的力。用字母F1表示。
③阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。
④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。
　　画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。
　3、杠杆的平衡条件：
　　杠杆平衡指：杠杆的平衡是指杠杆处于静止状态（静平衡）或匀速转动状态（动平衡）。
　　结论： 杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l12l2
4、杠杆的应用和分类：
名称
结构特征
优缺点
应用举例
省力
杠杆
动力臂大于阻力臂
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车
费力
杠杆
动力臂小于阻力臂
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力不费力
天平，定滑轮
五、滑轮
　1．定滑轮：
①定义：中间的轴固定不动的滑轮。
②实质：等臂杠杆。
③特点：使用定滑轮既不能省力也不省距离，但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）。
　　绳子自由端移动距离（或速度）=重物移动的距离（或速度）
F1
B
B
G
G
A
A
s
h
F2
F1
B
A
G
O
l1
l2

2．动滑轮：
①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）
②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
h
2h
h
2h
③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：只忽略轮轴间的摩擦则，拉力（G物动）,绳子自由端移动距离（或）=2倍的重物移动的距离（或）,即＝2，＝2
O
F2
G
F1
l1
l2

三、滑轮组
1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，若有n段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的n分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量则：
3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）
F
F
F
F
4、绳子端的速度和物体上升的速度关系：
F
F

2h 3h 3h 4h 4h 5h
A B C D E F
5、滑轮组的组装：（1）.根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇动偶定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
6、机械效率：有用功和总功的比。公式：
例题辨析推陈出新
例1.（1）请在图中画出用此杠杆提升物体时的最小力的示意图（O为支点）
（2）如图所示，O为杠杆的支点，请画出物体受到的重力示意图和杠杆所受拉力F的力臂．
（3）根据图示要求，画出滑轮组的绕法。

[变式练习1]画出使杠杆在图所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。

例2.如下图所示的四种场景，没有做功的是

A．用木棒翘起石头 B.塔吊吊起重物
C．正在作业的拖拉机 D．提着水桶水平走，提桶的力
[变式练习2]起重机将1000N的重物匀速竖直提升了3m后，又把重物水平移动了1m，则起重机对重物所做的功是 （ ）
A．1000J B．2000J C．3000J D．4000J
[变式练习3]变式练习2 如图所示，为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是（ ）

A. 在a到b的过程中，运动员对铅球做了功
B. 在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功
C. 在c到d的过程中，没有力对铅球做功
D. 在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化
例3、关于功率以下说法中正确的是（ ）
A．据可知，机器做功越多，其功率就越大
B．据可知，机器做功时间越长，其功率就越小
C．机器功率大，则做功快，做功一定多
D．机器功率小，则做功慢，做功可能多
[变式练习4]对于功率和机械效率的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．机械工作时的功率越大，其工作时机械效率一定越高
B．机械工作时的功率越大，其工作时一定越省力
C．机械做的有用功相同，总功越少，其机械效率一定越高
D．机械工作时越省力，其机械效率一定越高
例4、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物．不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率一样大
D．乙图省力，机械效率乙图大
[变式练习5] 如图所示，物体A在拉力作用下沿同一水平面匀速运动了一段距离s。试比较拉力及拉力所做的功的大小。（滑轮重、绳重及摩擦不计）（ ）
A、B、
C、D、

例5.如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个
滑轮（不计绳和滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计．当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力再增加5牛时，下列分析正确的是（）

A．弹簧测力计的示数为20牛 B．弹簧测力计的示数为0牛
C．木板仍向右做匀速直线运动 D．小木块将保持静止

[变式练习6]如图6所示，杠杆可绕O点转动，力F作用在杠杆一端且始终和杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B的过程中，力F（）
A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大后变小
[变式练习7]如图7所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①—②—③，此过程中，弹簧测力计的示数将（　　）
A． 逐渐变大B．逐渐变小
C．先变大后变小D．先变小后变大

图8
例6.如图8所示，G1=20N，台秤示数8N，不计滑轮重，物体G2重( )
A．2N B．18N C．28N D．20N
图6

图7

[变式练习8]如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计。人对动滑轮拉
力为F，在F的作用下，物体以0.1的速度匀速上升2m，则下列说法正确的是（）
A．拉力F做的功为400J B．动滑轮对物体做的功为720J
C．拉力F的功率为40W D．拉力F的大小为90N
变式练习9如图所示，小阳利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小阳对绳子的拉力为F1；当提升物体B时，滑轮组的机械效率为62.5%，小阳对绳子的拉力为F2。已知小阳的质量为65，物体A的质量为90。假设在拉绳子的过程中，小阳对绳子的拉力和对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。g取10。则下列说法正确的是（ ）
A．F1=500N
B．600N
C．G动=200N
D．匀速提升物体A时小阳对地面的压力是50N
变式练习10如图所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400N的拉力F在1内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内 （）
A．拉力F做的有用功2000J
B．滑轮组的机械效率75%
C．动滑轮重700N
D．拉力F做功的功率约33W
变式练习11一定质量的货物在吊车钢索的拉力作用下，竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力)，货物运动的路程(s)一时间(t)图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（ ）
A．2s时钢索的拉力大小等于8s时钢索的拉力大小
B．货物竖直向上运动时，4s时的速度小于10s时的速度
C．0至6s内钢索拉力做的功小于6s至12s内钢索拉力做的功
D．货物在0至12s内的竖直向上运动过程中，钢索拉力的功率保持不变
变式练习12 用如图12所示的装置匀速拉起重为G的物体（不计摩擦、滑轮重及绳重），
拉力F＝G。
变式练习13 如图，体重500N的人，要将G＝700N的吊篮匀速吊起，不计滑轮、绳重及摩擦。
（1）如图甲，人站在地面上，至少要用的力拉绳。
（2）如图乙，人站在吊篮中至少要用的力拉绳。
变式练习14如图丙所示，在忽略滑轮自重和摩擦的情况下，当滑轮平衡时，拉力。

G
F

图12
甲
乙
G

F

丙

例7.如图所示，一轻质杠杆可绕固定转轴O转动，A端悬挂一盏电灯，当绳子使杆处于图示的位置时，长为4m，长为3m，绳子拉力为30N，则灯重为N．
变式练习15物体A在滑轮组拉力的作用下，1s内沿水平地面匀速移动了0.2m，弹簧测力计的示数如图所示，不计滑轮和绳重及轴摩擦，求：
（1）绳子自由端的拉力；
（2）物体A受到的摩擦力；
（3）滑轮组对物体A做功的功率。

变式练习16如图所示，重物A是体积为103，密度为7.9×1033的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计磨擦和动滑轮重，要保持平衡。（10）求：（1）重物A受到的浮力为多少？
（2）作用于绳端的拉力F是多少？
（3）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（4）若实际所用拉力为300N，此时该滑轮的效率是多少？

课后作业 巩固提高
1、一根轻质杠杆，在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时，杠杆恰好平衡．若将两边物重同时减少50牛，则杠杆　（ 　）
A．左端下沉B．右端下沉　C．仍然平衡　D．无法确定
2、、如图所示的轻质杠杆，小于．在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（ ）
A. 杠杆仍保持平衡 B. 杠杆的A端向下倾斜
C. 杠杆的B端向下倾斜 D. 无法判断
3、有一架不准确的天平，主要是由于它横梁左右两臂不等长．为减小实验误差，常用“交换法’’来测定物体质量，即先将被测物体放在左盘中，当天平平衡时，右盘中砝码总质量为m1；再把被测物体放在右盘中，当天平平衡时，左盘中砝码总质量为m2，则被测物体质量的真实值为( )

4、如图所示，作用在杠杆一端且始终和杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（ ）
A．变大 B、变小C、不变D．先变大后变小
5、如图所示，滑轮重力和摩擦均不计，物体重都是100N，物体和水平面间的摩擦力都是30N，当匀速拉动物体运动时，则分别作用于各绳端的拉力F1=N，F2=N，F3=N。

7、如图所示，重物A是体积为103，密度为7.9×1033的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：
（1）作用于绳端的拉力F是多少？
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？（10N／）