简单机械知识点总结和经典题型.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,物体在力的方向上移动的距离,S,功,W=Fs,作用在物体上的力,F,力的作用,显出成效,单位：,1 J=1 Nm,典型不做功的三种情况,做功的快慢,功率,单位：,1 W=1 J/s,P=Fv,能量,物体能够对外做功,1,功,知识结构,如果一个力作用到物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力对物体做了功。,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，,W,=,Fs,。,功与时间的比叫功率，。,功率表示做功的快慢，数值上等于单位时间内所做的功。,基本概念,1,功,2,2,功率,1,做功的两个必要因素2.,三种不做功的情况,注重概念的理解,作用在物体上的力,F,物体在力的方向上通过的距离,s,有力，但在力的方向上通过的距离为零；,通过了距离，但在距离的方向上没有力的作用；,有力且通过距离，但力和距离的方向相互垂直。,知识的迁移,物理意义,物理量,计算公式,单位,做功的快慢,功率,=/t,/s（）,功率越大，表示单位时间内所做的功越多，即做功越快。,W=1J/S 1W,即,1J/S,表示物体,s,的时间内做功,1J,1KW=10,3,W 1MW=10,6,W,定义,用单位时间内做的功来表示,1,、物理意义：,表示物体做功快慢的物理量。,3,、定义式：,4,、功率的单位,:,瓦（,W,）,千瓦（,kw,）,功率概念,P=,t,2,、定义：,功跟完成这些功所用时间的比值。,1w=1 J/S,转 化,动 能,重力势能,弹性势能,速 度,高 度,形变程度,机械能,质 量,质 量,守 恒,2,机械能,物体由于运动而具有的能叫动能。,物体的质量越大、运动速度越大，动能越大。,在地球表面附近，物体由于高度所决定的能叫重,力势能,。,物体的质量越大，位置越高，重力势能越大。,物体由于弹性形变而具有的能叫弹性势能。,物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。,动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。,动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能相互转化，机械能守恒。,3,动能和势能,4,机械能及其转化,简单机械,杠杆,滑轮,轮轴,斜面,五要素,平衡条件,应用,定滑轮,动滑轮,滑轮组,第十二章简单机械,第十二章简单机械,思维感悟成体系,思维感悟成体系,杠杆,定义,简单机械,杠杆平衡条件,动滑轮及实质,五要素,分类,滑轮,机械效率,定滑轮及实质,滑轮组,定义,实质,特点,固定点,距离,力的作用线是指通过力的作用点沿力的方向所画的虚直线。,怎样画杠杆的力臂,例：,F,1,O,L,1,L,2,F,3,F,2,L,3,杠杆的力臂,_,在杠杆上,(,一定或不一定,);,力臂,_,为,0(,可或不可,),；,不一定,可,杠杆类型,杠杆特点,杠杆优点,杠杆缺点,应用,省力,杠杆,费力,杠杆,等臂,杠杆,L,1L,2,F,1,F,2,L,1,F,2,L,1,=L,2,F,1,=F,2,1,、杠杆的分类,省力,费距离,省距离,费力,既不省力也不省距离,既省力又省距离的杠杆是没有的,.,例题：,在,“,探究杠杆的平衡条件,”,实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，,使杠杆在,位置平衡，这样做是为了便于测量,；,如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向,调节，或,将左端的平衡螺母向,调节,.,上图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重,0.5N,，杠杆上每一格长,5cm,，部分实验数据已记录在下表中,.,实验次数,动力,F,1,/N,动力臂,L,1,/cm,阻力,F,2,/N,阻力臂,L,2,/cm,1,1.5,10,1,15,2,1,20,2,10,3,1,20,1.5,10,(1),将表格中的实验数据补充完整,.,(2),小明的第,3,次实验存在错误，其错误是,_ _,.,(3),该实验中进行多次实验的目的是什么？,_ _,.,水平,力臂,左,左,哪边高往哪边调；左右螺母方向相同,L1,测量错误,避免偶然性，使结果更具有普遍性,消除杠杆自身重力的影响,探究,过程中,，调节物体所在的位置，使杠杆在水平位,考点,2,力臂作图,【例,2,】,在图,中画出力,F,1,的力臂,l,1,和,力臂,l,2,对应的力,F,2,.,思维点拨：,力臂的画法：,(1),首先确定支点,O,；,(2),画动力及,阻力作用线；,(3),从支点,O,向力的作用线作垂线，画出垂足，则,支点到垂足的距离就是力臂；,(4),力臂用大括号表示范围并在旁,边标上字母,l,1,或,l,2,.,可以归纳为：一找支点，二画线，三连距离，,四标记,如图,所示为钓鱼竿钓鱼的示意,图，,O,为支点，,F,1,表示手对钓鱼竿的作用力，请完,成下列问题：,(1),在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力,F,2,的力臂,l,2,；,(2),钓鱼竿属于,_,杠杆,(,选填“省力”、“费力”,或“等臂”,),费力,L,2,2.,用杠杆平衡条件解决变力问题,例题：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,拉至水平位置，力,F,在这个过程中,（,）,A.,变大,B.,变小,C.,不变,D.,先变大后变小,图,10,第十二章简单机械,回眸教材析知识,二滑轮和滑轮组：,观察图,12,1,人们利用简单机械的情景。其中甲利用的是,滑轮，目的是省力，但费了距离，乙用的是,滑轮，不省力，但改变了,，使操作更为方便。要想既省力又改变力的方向，就可以将两者组合，组成,，起重机上的滑轮组合就是实例之一。,图,121,F,ti,L,1,L,2,O,等臂杠杆,省力杠杆,定滑轮的实质是一个等臂杠杆,动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂,2,倍的省力杠杆,L1,L2,不能省力，但能改变力的方向,能省一半的力,有没有又省力又能改变力的方向的滑轮？,滑轮组,用这些滑轮将,500,牛的物体匀速提起，所用拉力分别为多少？（不考虑摩擦和滑轮重为,20,牛）,F,F,F,G,G,G,1,2,F,G,1,3,F,G,1,2,F,G,n,=,2,n,=,2,n,=,3,若物体移动,1,米，则绳子自由端分别移动多少米？,滑轮组,拉力大小与重力大小的关系：,动滑轮和重物由几段绳子承重，拉力就是总重的几分之一。,拉力与重物移动距离的关系：,绳子自由端移动的距离是重物移动距离的,n,倍。,s,=,nh,解析：,n,应为整数,n,=4,应用两“动”两“定”滑轮组，绳子固定端在定滑轮下最多能提起：,例,一根绳子最多能承受,300,N,的拉力，要提起,1,000,N,的重物，应用什么样的滑轮组？,(,动滑轮重力不计要求向下拉且滑轮个数最少,),用这个滑轮组最多能提起多重的物体？,F,例题,.,如图,8,所示装置，绳重及摩擦不计。,（,1,）请利用图示的,3,个滑论，补画该滑轮组完整的绕线；,（,2,）当物重为,50N,时，绳端需用,20N,的拉力才能使物体匀速上升，,此时该滑轮组的机械效率为多少？,（,3,）如果绳子能承受的最大拉力为,60N,，,那么该滑轮组的最大机械效率为多少？,图,8,已知：,F=20 N,，,G,物,=50 N,，,n=4,求：,(1)(2),最大,解：,=W,有,/W,总,=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=50N/20N4=62.5%,G,动,=nF-G=420N 50N=30N,G,物最大,=nF,最大,-G,动,=460N 30N=210N,=G,物最大,/F,最大,n,=210N/60N4=87.5%,物重改变，,拉力也改变。,（隐含,G,动不变,）,同一滑轮组，物重增大，,增大,。,先里后外,、,奇动偶定,、,动定交错,。,第十二章简单机械,回眸教材析知识,三机械效率,机械效率是指有用功跟总功的,。不同机械的机械效率表达式：,公式：,斜面：,定滑轮：,动滑轮：,滑轮组：,提 高 机 械 效 率 的 方 法：减 小 机 械 自 重、减 小机件间的摩擦。,用百分数表示。,总小于,1,。,比值,W,总,W,有用,Gh,Fs,Gh,Fs,Gh,Fh,G,F,Gh,Fs,Gh,F,2,h,G,2,F,Gh,Fs,Gh,Fnh,G,nF,第十二章简单机械,典例精析把方向,典例,1,：杠杆平衡条件的应用,例,1,如图,12,2,所示，杠杆,OA,可绕支点,O,转动，,B,处挂一重物,G,，,A,处用一竖直力,F,。当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时，为了使杠杆平衡，则,(,),A,F,大小不变，但,F,G,B,F,大小不变，但,F,G,C,F,逐渐减小，但,F,G,D,F,逐渐增大，但,F,G,图,122,典例精析把方向,第十二章简单机械,典例精析把方向,解析,当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时，由于动力是竖直向上的，所以，动力臂和阻力臂的比值是不变的，由杠杆平,衡条件,可得，力的大小不变。,F,2,F,1,L,1,L,2,第十二章简单机械,典例精析把方向,典例,2:,滑轮组的应用与设计,例,2,用滑轮组提升重物，请在图,12,3,中画出拉力,F,的绳子的绕法。,(,不计动滑轮、绳重和摩擦,),答案,如图,12,4,所示,图,124,3,G,图,123,第十二章简单机械,典例精析把方向,解析,一定一动两个滑轮，即可以组成两段绳子承担重物的滑轮组，也可以组成三段绳子承担的，连接三段绳子承担的，绕线时应从动滑轮上开始绕起。,方法拓展：,滑轮组提升,(,或水平拉,),物体时，承担重物绳子的股数的判断和根据题目的具体要求来设计滑轮组的组装：根据公式,n,求出绳子的股数，然后利用“奇动偶定”原则解,决相关问题。,G,物,+G,动,F,典例,3,：机械效率的探究,例,3,用如图,12,5,所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。,第十二章简单机械,典例精析把方向,图,125,第十二章简单机械,典例精析把方向,(1),实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数,F,为,N,，钩码总重,G,为,1.0 N,，钩码上升高度,h,为,0.1 m,，测力计移动距离,s,为,0.3 m,，则杠杆的机械效率为,%,。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：,。,(2),为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在,A,、,B,两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：,0.5,66.7,由于使用杠杆时需,要克服杠杆自重,(,克服摩擦力,),等做功,次数,钩码悬挂点,钩码总重,G,/N,钩码移动距离,h,/m,拉力,F,/N,测力计移动距离,s,/m,机械效率,/%,1,A,1.5,0.10,0.7,0.30,71.4,2,B,2.0,0.15,1.2,0.30,83.3,第十二章简单机械,典例精析把方向,根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：,；请简要说 明 两 条 理 由：,；,。,解析,测力计的读数要注意量程和分度值，这里的分度值,是,0.1 N,；用公式,计算机械效率；对于杠杆而言，,额外功主要是克服杠杆自身的重力所做的功。提高效率可以选减小杠杆自重，增大物重等，但是要在支点和悬挂点不变的情况下使用。,不能,两次实验时钩码没有挂在同一位置,仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的,W,总,W,有用,第十二章简单机械,典例精析把方向,知识点拨：,杠杆的机械效率与滑轮的机械效率不同的是，杠杆的支点、悬挂点的改变都会使额外功的大小改变，即克服杠杆自重所做功改变。,第十二章简单机械,实战演习成高手,1,小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组,(,如图,12,6,所示,),，分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为,1,、,2,。下列关系正确的是,(,忽略绳重及摩擦,)(,),A,F,1,F,2,，,1,2,B,F,1,F,2,，,1,2,C,F,1,F,2,，,1,2,D,F,1,2,实战演习成高手,图,126,第十二章简单机械,实战演习成高手,2,如图,12,7,所示是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个,(,填“省力”或“费力”,),杠杆，若箱和物品共重,100 N,，设此时动力臂是阻力臂的,5,倍，则抬起拉杆的力,F,为,N,。,图,127,第十二章简单机械,实战演习成高手,3,如图,12,8,所示，日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象为斜面的是,(,),图,128,第十二章简单机械,实战演习成高手,4,如图,12,9,所示，在竖直向上大小为,10 N,的力,F,的作用下，重物,A,沿竖直方向匀速上升。已知重物,A,上升速度为,0.2 m/s,，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为,(,),A,20 N,0.4 m/s,B,20 N,0.1 m/s,C,5 N,0.4 m/s,D,5 N,0.1 m/s,图,129,第十二章过关测试,1,关于机械效率、功率，下列说法正确的是,(,),A,机械效率大的机器功率大,B,所做有用功越多，机械效率越高,C,做功越快的机器机械效率高,D,有用功永远小于总功，所以机械效率一定小于,1,第十二章简单机械,试卷讲评针对练,试卷讲评针对练,第十二章简单机械,试卷讲评针对练,第十二章过关测试,2,已知甲机器的机械效率是,65%,，乙机器的机械效率是,80%,，那么下列说法中正确的是,(,),A,甲机器一定比乙机器省力,B,甲机器一定比乙机器省距离,C,甲机器做的有用功一定比乙机器多,D,以上说法都不对,第十二章过关测试,3,如图,12,10,所示，,AOB,为一杠杆，,O,为支点，杠杆重不计，,AO,OB,。在杠杆右端,A,处用细绳悬挂重为,G,的物体，当,AO,段处于水平位置时，为保持杠杆平衡，需在,B,端施加最小的力为,F,1,；当,BO,段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在,B,端施加最小的力为,F,2,，则,(,),A,F,1,F,2,B,F,1,F,2,C,F,1,F,2 D,无法比较,物理,新课标（,RJ）,第十二章简单机械,试卷讲评针对练,图,1210,