第九章机械与人总复习课件知识要点杠杆滑轮实验探究：杠杆的平衡条件常见杠杆及其分类（省力、费力、等臂杠杆）定滑轮、动滑轮的特点会画杠杆的力臂利用平衡公式进行简单计算滑轮组能在应用事例中，辨别定滑轮和动滑轮机械与人功、功率、机械效率、能量杠杆示意图F2阻力l1l2动力作用线阻力作用线O5.阻力臂（l2）：支点到阻力作用线的距离1.支点（O）：杠杆绕着转动的固定点F1动力2.动力（F1）：使杠杆转动的力3.阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力4.动力臂（l1）：支点到动力作用线的距离请画出下列杠杆的阻力臂l2画力臂的方法：F1F2O一、找点（找准支点）二、画线（画出力的作用线—虚线延长）三、引垂线（从支点到力的作用线）四、标注（标垂足——直角符号）（画大括号——支点到垂足）（力臂符号l1或l2）——点到直线的距离l1练一练：画出所示各力的力臂F1F1F1Ol1Ol1Ol1杠杆的平衡条件1.实验前：应调节平衡螺母，使得杠杆在位置平衡。目的是：。便于测量力臂水平如图，应将杠杆左端平衡螺母向调节；或将右端螺母向调节；右右2.该实验是一个探究性实验，应进行多次测量。目的是：。排除偶然性，让结果更接近真实3.实验结论是：。F1×l1=F2×l2杠杆的分类：区别三类杠杆当l2l1时F1>F2等臂杠杆当l2=l1时F1=F2省力，费距离费力，省距离不省力，也不费距离判别杠杆类型基本方法：判断动力臂与阻力臂的大小关系F2F1h1h2ABF2F1O可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离费力杠杆的特点l2=4l1h2=4h1同样，省力杠杆虽然省了力，但要费距离省力杠杆、费力杠杆判别的“土方法”用拖把拖地板徒手就能完成的工作，此时使用杠杆——目的是省力吗？徒手就能完成，还需要省力吗？——基本上是费力杠杆。你能直接用手起开啤酒盖吗徒手无法完成的工作，此时使用杠杆——目的是什么呢？要完成徒手无法完成的工作，需要省力—基本上是省力杠杆。等臂杠杆——就那么几个，记住就可以！徒手也能做判别一下是哪类杠杆？钓鱼——手能提起鱼吗？省力杠杆1.下列杠杆中，属于省力杠杆的是（ ）D.筷子A.道钉撬C.镊子B.船桨E.天平2.在杠杆的两侧分别挂两个物体，当杠杆平衡时（ ）A．两个物体的质量相等B．两个物体受到的重力相等C．两个物体距支点的距离相等D．杠杆两侧受到的力与对应的力臂的乘积相等3.杠杆可绕O点转动，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；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ADA4.如图所示，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（ ）A.钓鱼竿B.开瓶器C.灭火器压把D.钢丝钳F1F2F1F2F1F2F1F25.在下图的杠杆中，有可能平衡的是（ ）ABCD6.某杠杆动力臂是阻力臂的5倍，这是一个杠杆。杠杆平衡时，若用的动力是10N，则阻力是N。7.当人手握哑铃绕肘向上运动时，人的前臂骨骼可以看成是杠杆，此杠杆是杠杆（填“省力”或“费力”），使用此杠杆的好处是。AD省力50费力省距离请您帮忙抓住，我到楼上接袋子。救命！啊？你怎么上来了！好的，唉，唉唉.......这是怎么回事？为什么会出现这种情况？OrrFG定滑轮实质：是一个等臂杠杆（l1=l2）定滑轮:不省力，可以改变力的方向不计摩擦时，F=Gs=h使用时，滑轮的轴固定不动2rrFGO动滑轮实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆动滑轮:省力，但不能改变用力的方向不计动滑轮重和摩擦时，s=2h使用时，滑轮的轴随物体一起运动起重机晾衣架旗杆顶部定滑轮动滑轮由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，有几种绕绳方式?物体被几段（n）绳子吊着，拉力F就为物重的几分之一，即：(A)(B)两种绕绳方式中，拉力F和重力G间的大小关系？绳子末端通过距离s与物体升高高度h间的关系？s=nh无条件成立的哦不计动滑轮重及摩擦滑轮组:既能省力又能改变力的方向。GGGGGGn=2n=3n=3n=4n=4n=4不计动滑轮重及摩擦s=2hs=3hs=3hs=4hs=4hs=4hGG不计摩擦，动滑轮重为G动滑轮组滑轮组1.用三个方向不同的力拉起同一个物体，不计摩擦，则（）F1F2A.F1最小B.F2最小C.F3最小D.一样大2.关于滑轮，下面说法中错误的是（ ）A.定滑轮可以改变力的方向，但不能省力B.动滑轮可以省力，但不能改变力的方向C.滑轮组可以省力，也可以改变力的方向D.滑轮组可以省力，也可以同时省距离3.如图，三个滑轮下悬挂的重物的质量相等。若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计，则F1、F2、F3的关系为（ ）A．F1=F2=F3B．F1＞F2＞F3C．F2＞F3＞F1D．F3＞F1＞F2DDC4.如图，木箱重300N，与地面摩擦力是60N，要让木箱匀速运动，拉力F是（ ）A.360NB.180NC.120ND.20N 5.如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体，若不计滑轮重、绳重及摩擦，其中用力最大的是（ ）ABCD6.如图，弹簧测力计读数是8N，不计滑轮重及摩擦，则（ ）A.拉力F是8N，物重G是8NB.拉力F是16N，物重G是16NC.拉力F是8N，物重G是16ND.拉力F是16N，物重G是8NDAC7.将两个滑轮装配成如图样子，用力F拉动绳端时，物体会向移动。其中A是滑轮，B是滑轮。8.如图，升国旗用的旗杆顶上安装滑轮是为了，而吊车上使用滑轮组主要是为了。9.两个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，每个滑轮重为30N。用这个滑轮组把重300N的物体匀速提升2m，不计绳重及摩擦，则拉力F是N；绳子末端被拉下的长度是m。左动定改变力的方向省力1106机械功功率根据做功的两个必要条件，判断是否做功理解公式，进行简单计算定义，物理意义设计实验，测量功率理解公式，进行简单计算机械效率定义，物理意义测量机械效率；知道增大效率的方法分清有用功、总功机械与人机械能机械能：动能、重力势能、弹性势能理解公式，并进行简单计算动能、重力势能的影响因素机械能间的相互转化1.做功的两个必要条件：①作用在物体上的力F②物体在力的方向上通过的距离S做功了吗？不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。2.功的计算力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。 3.功的单位：焦耳（J），1J=1N·m把2个鸡蛋举高1m，做的功约是1J。（一个鸡蛋质量约50g） 要点分析：1.功和距离都应对应于力F功是力F做的；距离（路程）是在力F作用下通过的。W=FsW=Gh将物体匀速提升时做功2.看清题目求的是哪个力做功——找出对应的力的大小，以及物体在这个力作用下通过的距离。（有时也可以通过路程来判断力——这个路程是哪个力作用下运动产生的？）功率1.定义：单位时间里完成的功。2.物理意义：表示做功快慢的物理量。3.公式： 4.单位： 国际单位：W；常用单位：kW 某轿车功率66kW，表示：小车1s内做功66000J功的原理使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不能省功。 ①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离；要省距离必须费力，即：又省力又省距离的机械是没有的。 ③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 ④当忽略摩擦和机械本身的重力时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。1.下列几种现象中，没有对物体做功的是（ ）A．物体在绳子拉力作用下升高B．静止的小车在拉力作用下运动起来C．汽车在刹车阻力的作用下速度降低D．人用力搬石头，石头不动2.小明第一次用大小为F的力将物体在水平水泥地上拉动2米，做功W1；第二次用同样大小的F将同一物体在比较光滑的水平大理石地上拉动2米，做功W2。则两次做功相比是（ ）A.W1＞W2B.W1=W2C.W1＜W2D.条件不足，无法比较DB2.小明第一次用力将物体在水平地面上匀速拉动2米，做功W1；第二次将同一物体在比较光滑的水平大理石地上匀速拉动2米，做功W2。则两次做功相比是（ ）A3.甲机器的功率比乙机器的功率大，这表示（ ）A．甲做的功比乙多B．甲做功的时间比乙短C．甲做功比乙快D．做同样多的功，甲用的时间长4.下列情况下，重力没有对物体做功的是（ ）A.苹果从树上掉下来B.砖块从1米高处下落到地上C.汽车在盘山公路上，关闭油门后向下滑行D.飞机降落到水平跑道上后，滑行了一段距离后停下5.举重运动员将重2000N的杠铃举高1.6m。则他对杠铃做的功是（）A.3200JB.没有做功C.有做功，但无法判断C5.举重运动员将重2000N的杠铃匀速举高1.6m。那么他对杠铃做的功是（）DCA8.小明推着一辆小推车在水平路面上匀速前进了30m，若小推车与路面的摩擦力是200N，那么小明的推力是N，在此过程中，小明做的功是J。6.小军用60N的力推着自行车前进50m，他做的功是J。7.小明背着重60N的书包匀速上到高15m的六楼，用时2分钟。此过程他对书包做的功是J，做功的功率是w。9.工人用滑轮组将一个重60N物块在10s时间内匀速提升到6m的高度，不计动滑轮重和摩擦，则拉力F是N，绳子末端被拉出m。在此过程中，工人师傅做的功是J，功率是W。3603009007.520060002018提示：计算时，路程、高度单位必须用米（m）3610.某型号马达功率是3000W，用这台马达带动水泵抽水时，10min时间做的功是J。3×10511.为比较挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢，我们可以：（1）当时间相同，比较。（2）做相同的功，比较。挖掘机做功快，也就是挖掘机的大。做功的多少所用的时间功率12.上海自主研发了一种氢燃料汽车，它使用氢气代替汽油。在一次测试中，汽车在水平路面受到2400N的水平阻力，5min内匀速直线行驶了9000m。（1）汽车受到水平方向的阻力是多少？（2）汽车牵引力所做的功和功率是多少？解：汽车匀速运动，所以F=f=2400NW=Fs=2400N×9000N=1.96×107J5min=300sP=W/t=1.96×107J/300s=6.53×106w机械效率—η：反映机械做功效率的物理量有用功在总功中所占的比例称为机械效率。η总小于1有用功：对使用机械目的物体做的功。如用滑轮提升物体时，W总=Fs——拉力做功W总=Pt——电动机等做功W有=Gh——竖直提升物体W有=fs——水平推动物体总功：机械或使用机械的人做的功。对物体做的功就是有用功如人拉绳子做的功；车辆发动机做的功等学会区分有用功、总功1.工人师傅用动轮组将重500N货物提升到3m高楼顶。有用功：对货物做的功——W=Gh=500N×3m=1500J总功：工人做的功——W=Fs分析：题目中显示的目的是什么——将货物提升到楼顶；谁在做——工人师傅。实际上，有用功、总功、额外功都是工人师傅做的。有用功、总功、额外功只不过是将工人做的功按照用途进行了分类。2.起重机在5s内将重500N货物提升到3m高楼顶。此过程中起重机的功率是1000W。有用功：对货物做的功——W=Gh=500N×3m=1500J总功：起重机做的功——W=pt=1000W×5s=3000J机械效率的测量①原理： ②应测物理量：钩码的总重力G、钩码提升的高度h、弹簧测力计拉力F、绳的自由端移动的距离S。 ③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。 ④操作细节：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高。目的：保证测力计示数大小不变。⑤结论：影响滑轮组机械效率大小的主要因素有： A、动滑轮越重，个数越多——额外功相对就多； B、提升重物越重，做的有用功相对就多； C、摩擦——若各种摩擦越大做的额外功就多； D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。由此，你能得出增大滑轮组机械效率的方法吗？1.机械效率越高，表示（ ）A.做的功越多B.做功的本领越大C.越省力D.有用功与总功的比值越大2.完成一项任务时，使用机械效率低的机械,一定（ ）A.多做功B.多用力C.费距离D.费时间3.要想提高机械效率，应该（ ）A.只要增加有用功B.只要减小总功C.保证有用功前提下，减小额外功D.无法减小额外功情况下，减小总功4.关于机械效率的说法，正确的是（ ）A．机械效率越高的机械，其功率越大B．使用机械效率越高的机械，越省力C．使用机械效率越高的机械，越省功D．机械效率越高，其有用功占总功的比例越大DACD5.下列措施中能提高机械效率的是（ ）（3个选项）A.增加动滑轮，减小拉力B.改用质量小的动滑轮C.减少提升高度，减少做功D.增加提升重物重力，增大有用功E.在滑轮轴中添加润滑油，减小摩擦6.剪刀剪纸机械效率为80%，这表示（ ）A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8NB．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8NC．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J 的功用于剪纸D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J 的功用于剪纸BDED7.用甲乙图两种方法提起相同重的物体：（1）使用图的办法省力；机械效率高的是图的办法.（2）提高机械效率的方法有：，。8.一个滑轮组经改装后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较：总功，有用功，额外功，机械效率。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）9.用如图装置做“测定滑轮组机械效率”实验。匀速拉动弹簧测力计使钩码上升0.lm，每个钩码重0.5N，测力计示数为0.6N，此时滑轮组机械效率是。若再增加一个钩码，此滑轮组机械效率将（填“变大““变小“或“不变“）。乙甲减轻动滑轮重提更重的物体等变小不变变小变大83.33%变大提示：除不尽时，机械效率计算结果必须至少保留一位小数10.工人用滑轮组将一重60N物块匀速提升到5m的高度，施加的拉力是40N。则绳子末端被拉出m。在此过程中，工人做的有用功是J，总功是J。该滑轮组的机械效率是。1030040075%11.用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm，由图可知，绳端受到的拉力F为N，绳端移动的距离s为cm，滑轮组的机械效率η为。23083.3%12.一个滑轮组经过如下几种对机械本身和使用方式的改进后，仍无法提高机械效率的是（）A．在允许范围内用质量更轻的动滑轮来替换原来的动滑轮B．在滑轮轴中滴加润滑油，减小摩擦C．使用时，在允许范围内尽量把被提升物体提升得更高一些D．使用时，在允许范围内尽量把被提升的物体质量增大C提示：机械效率题目的解题切入点：s=nh小明同学用如图所示的装置测滑轮的机械效率，当弹簧测力计竖直上拉，匀速提升一个钩码时，弹簧测力计的示数正好等于钩码的重，滑轮的机械效率为。13.图甲是小玲测滑轮组机械效率示意图。她用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为300g的钩码从A位置匀速竖直提升到A’位置，同时弹簧测力计从图中B位置匀速竖直上升到B’位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据小玲做的实验完成下列问题：（g取10N/kg）（1）弹簧测力计的示数是N； （2）该动滑轮的机械效率是%。14.实验后小强猜想，对于同一滑轮或滑轮组，它的机械效率也可能不是固定的，于是他用实验进行了探究，并证明自己的猜想是正确的。你认为小强应采用的正确方法是什么？使用同一滑轮或滑轮组，改变被提升钩码的个数，分别测出机械效率并比较。0.275%15.用如图实验装置测量杠杆机械效率。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。实验中，将杠杆从实线位置匀速拉至图中虚线位置，测力计示数如图为N，测力计移动距离为0.3m，钩码总重为1.0N，钩码上升高度为0.1m，则杠杆的机械效率为。请写出使用该杠杆做额外功的一个主要原因：。0.566.7%杠杆有重力；转动轴有摩擦力等（1）分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越力（选填“省”或“费”）；斜面越陡，机械效率越（选填“高”或“低”）。81.4%14.30.75最陡378.1%13.20.55较陡241.7%12.40.25较缓1机械效率η斜面长度S/m拉力F/N斜面高度h/m物块重力G/N斜面倾斜程度次数难题：探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块。省高（2）小组又进行第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为。把第4次与第次测量结果相比较，还能得出：在其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。（3）斜面在生产和生活中应用广泛，请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例。举例：。81.4%14.30.75最陡378.1%13.20.55较陡241.7%12.40.25较缓1机械效率η斜面长度S/m拉力F/N斜面高度h/m物块重力G/N斜面倾斜程度次数55.6%2盘山公路机械与人能量动能机械能间的相互转化功、功率、机械效率滑轮、滑轮组机械能热能（内能）太阳能化学能能量重力势能弹性势能机械能能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用物体“能够”做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”表达的是物体有“做功的本领”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。例如：静止在山上的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。但它有做功的本领，当它从山上滚下来的时候，就能做功。能量动能：物体由于运动而具有的能量动能影响因素：结合公式理解（不用记忆公式）重力势能：物体由于被举高（位于高处）而具有的能量重力势能影响因素：结合公式理解（不用记忆公式）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量弹性势能影响因素：物体弹性、形变的多少（弹性限度内）机械能：动能和势能统称为机械能 机械能=动能+势能理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体也具有机械能。下列的物体具有哪些形式的机械能：水平路面上行驶的汽车具有能；在空中飞行的小鸟具有能和能；被压弯的直尺具有能；从斜坡上滚下的小球具有能和能。动动重力势能弹性势能动重力势能探究动能影响因素实验： 研究对象：小钢球 研究方法：控制变量法。 如何判断动能大小： 观察钢球将木块推动的距离。 如何控制钢球到达斜面底端时的速度相同： 使钢球从同一高度滚下。 如何改变钢球速度： 使钢球从不同高度滚下 如何改变钢球的质量：换用质量不同的钢球结论：当物体质量一定时，速度越大动能越大。 当物体速度一定时，质量越大动能越大；动能与势能转化问题的分析：（1）分析物体运动的始末状态中动能和势能大小的改变情况——（根据决定因素进行分析）（2）思考变化的原因——转化：是只在机械能内部转化，还是转化为内能？ 如果除重力和弹力外没有其他外力做功，则动能势能转化过程中机械能不变。 例：若题目中出现“光滑”，如“在光滑斜面上滑动”，则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；如果出现“匀速”，如“从斜面上匀速下滑”，则表示有摩擦力，则需要克服摩擦力做功，将机械能转化为内能──机械能不守恒。水能和风能的利用 水能和风能——机械能水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能。水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。2.如图，小明在玩蹦蹦杆，在他将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，他的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ ）A．重力势能减小，弹性势能增大B．重力势能增大，弹性势能增大C．重力势能减小，弹性势能减小D．重力势能增大，弹性势能减小1.如图，青蛙从跳起到落地的过程中，它的重力势能（ ）A．一直增大B．一直减小C．先增大后减小D．先减小后增大3.下列过程中，属于弹性势能转化为动能的是（ ）A．推开弹簧门的过程B．用力拉长弹弓橡皮条的过程C．弹簧枪将“子弹”射出去的过程D．跳水运动员将跳板踏弯的过程CAC4.下面四幅图中属于动能转化为重力势能的是（ ）A.蹦蹦杆中压缩的弹簧把人弹起的过程中B.踩着轮滑从高处滑下C.轻轨列车无动力滑行上站台D.弓将箭水平射出5.下列过程中重力势能转化为动能的是（ ）A．沿坡路匀速向上行驶的汽车B．制动的火车越来越慢C．人造地球同步卫星从远地点向近地点运动的过程D．拉弯的弓把箭射出去CC6.如图所示的生活用品中，利用物体的弹性或弹性势能工作的是（）ABCD7.如图所示的游艺、体育项目中，主要利用弹性势能与动能相互转化的是（ ）A.荡秋千B.跳蹦床C.漂流D.滑滑梯DB8.下面几幅图运用了的方法说明分子也具有动能和势能。9.如图，用绳子拴住一个苹果并悬挂下来，把苹果拉近自己的鼻子静止。松手后，苹果将向前摆去，接着又反向摆回来。你原地不动，却不用担心苹果会打到你的鼻子，这是为什么呢？（1）指出苹果在什么位置时的动能为零？答：；（2）分析苹果不能回到原来高度的原因。答：。运动着的篮球具有动能，运动的分子也具有动能自由下落的苹果和地球相互吸引具有势能，互相吸引的分子也具有势能被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能，互相排斥的分子也具有势能A、C两点位置存在阻力，机械能减少类比（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是。10.小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。（1）实验时可通过观察同一滑块来判断弹性势能的大小。（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就。冲上斜面的高度Ea＜Eb=Ec越大
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