第十讲简单机械及功

1、知识框架知识框架简简单单机机械械和和功功简单机械简单机械功功功的计算功的计算滑轮滑轮杠杆杠杆做功的两个必要因素做功的两个必要因素功功机械效率机械效率功率功率功的单位功的单位省力杠杆省力杠杆等臂杠杆等臂杠杆费力杠杆费力杠杆动动滑轮滑轮定滑轮定滑轮要要 点点 指指 南南第二部分：功第二部分：功 功率功率第一部分：四种机械第一部分：四种机械第三部分：机械效率第三部分：机械效率第一部分：四种机械第一部分：四种机械一、杠杆江苏科技版江苏科技版杠杆杠杆定义定义五五要要素素说说明明支点支点( (O O) ) 动力动力( (F F1 1) ) 动力臂动力臂( (L L1 1) )阻力阻力( (F F2 2)

2、) 使杠杆转动的力使杠杆转动的力阻碍杠杆转动的力（方向判断）阻碍杠杆转动的力（方向判断）阻力臂阻力臂( (L L2 2) )从支点到阻力作用线的距离从支点到阻力作用线的距离杠杆绕着转动的固定点杠杆绕着转动的固定点从支点到动力作用线的距离从支点到动力作用线的距离在在 的作用下绕着的作用下绕着 转动的硬棒转动的硬棒力力固定点固定点1 1、动力、阻力都是杠杆受的力，所以、动力、阻力都是杠杆受的力，所以作用点在杠杆上作用点在杠杆上2 2、动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动、动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向相反的方向相反一点、二力、二臂一点、二力、二臂江苏科技版江苏科技版杠杆

3、可直可曲。杠杆可直可曲。有些情况下可将杠杆实际转一下，来帮有些情况下可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如钓鱼杆、铁锹等。助确定支点。如钓鱼杆、铁锹等。力臂画法：力臂画法：一找支点、二画线、三连距离、四标签一找支点、二画线、三连距离、四标签。找支点找支点O O；画力的作用线画力的作用线（虚线）（虚线）画力臂画力臂（过支点垂直力的作用线作垂线）（过支点垂直力的作用线作垂线）标力臂标力臂（大括号或背向箭头）（大括号或背向箭头）易错点：易错点：画力臂时，千万不要把支点到力的作用点的连线误认为画力臂时，千万不要把支点到力的作用点的连线误认为是力臂。是力臂。F2 作出图中杠杆OA的动力F1、阻力F2以及

4、动力臂L1和阻力臂L2下图中关于F1力臂的作图中，正确的是 ( )杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件1 1、杠杆的平衡是指杠杆、杠杆的平衡是指杠杆静止不静止不转动转动或杠杆或杠杆匀速转动匀速转动。答答: :避免杠杆自重对实验的影响；避免杠杆自重对实验的影响；便于从杠杆上直接读出力臂。便于从杠杆上直接读出力臂。2 2、为什么调节杠杆两端的为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡？螺母使杠杆在水平位置平衡？3、如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？、如何调节平衡螺母使杠杆在水平条件下平衡？答答: :左高左移，右高右移。左高左移，右高右移。实实验验次次数数动力动力F F1 1/N/N动力臂动力臂 l

5、 l1 1/cm/cm动力动力动力臂动力臂 F F1 1l l1 1/ /（N Ncmcm）阻力阻力F F2 2/N/N 阻力臂阻力臂 l l2 2/cm/cm阻力阻力阻力臂阻力臂 F F2 2l l2 2 / /（N Ncmcm）1 12 23 3研究杠杆的平衡条件记录表格问题：此实验中要改变弹簧测力计的问题：此实验中要改变弹簧测力计的位置、所挂钩码的数量和位置进行多位置、所挂钩码的数量和位置进行多次实验，其目的是什么？次实验，其目的是什么？答：一次数据具有偶然性，多次测答：一次数据具有偶然性，多次测量才能得到普遍规律。量才能得到普遍规律。杠杆的平衡条件也称杠杆的平衡条件也称 。动力动力动力

6、臂动力臂 = = 阻力阻力阻力臂阻力臂F F1 1L L1 1 = F F2 2L L2 2 在杠杆平衡时在杠杆平衡时动力最小动力最小问题中，问题中，阻力阻力阻阻力臂力臂为一定值，要使动力最小，必须使为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大动力臂最大，要使动力臂最大需要做到：要使动力臂最大需要做到：在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。杠杆原理杠杆原理提醒：提醒： 杠杆的平衡不是力的杠杆的平衡不是力的“平衡平衡”， 而是而是“力与力臂的乘积的平衡力与力臂的乘积的平衡”

7、如图甲，将一根粗细均匀的木棒放在水平地如图甲，将一根粗细均匀的木棒放在水平地面上，稍微抬起一端至少用力面上，稍微抬起一端至少用力100N，则木棒，则木棒的重力约是的重力约是_N.图乙则是一根粗细不均图乙则是一根粗细不均匀的木棒，若稍微抬起一端，抬起匀的木棒，若稍微抬起一端，抬起_端端所用力较大所用力较大.（粗（粗/细）若将乙图中木棒如图丙细）若将乙图中木棒如图丙吊起，刚好在图示位置平衡，如果沿吊起处吊起，刚好在图示位置平衡，如果沿吊起处的虚线部分将木棒分割成粗、细两段，则的虚线部分将木棒分割成粗、细两段，则_段较重（粗段较重（粗/细）细） 200N，粗，粗，粗，粗. 1. 省力杠杆，费距离。省

8、力杠杆，费距离。2. 费力杠杆，省距离。费力杠杆，省距离。3. 不省力也不费力。不省力也不费力。F1 F2 O L1 L2 杠 杆 的 分 类杠 杆 的 分 类注意：注意：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便要省距离决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便要省距离时，应选费力杠杆。时，应选费力杠杆。：。定滑轮定滑轮F1F2l2l1O轴的位置轴的位置等臂杠杆等臂杠杆不省力但可以改变动力方向不省力但可以改变动力方向二、滑轮 。 ， 。动滑轮动滑轮F1F2Ol1l2动力臂是阻力臂两倍的杠杆动力臂是阻力臂两倍的杠杆

9、使用单个动滑轮最多可以省一半力使用单个动滑轮最多可以省一半力但不能改变施力方向但不能改变施力方向两倍两倍滑轮组滑轮组如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由4个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：保持水平，请回答下列问题：(1)假设衣服和晾衣架假设衣服和晾衣架(含动滑轮含动滑轮)等的总重是等的总重是50N，则静止时绳子拉力是，则静止时绳子拉力是 N；

10、(各各种摩擦力忽略不计种摩擦力忽略不计) (2)要使衣架横梁上升要使衣架横梁上升1m，则绕进旋轮上的，则绕进旋轮上的绳子长度是绳子长度是 m；(3)通过增加滑轮，可以使此装置更省力，通过增加滑轮，可以使此装置更省力，请画出正确的绕线方法。请画出正确的绕线方法。(1)125 (2)4三、轮轴1.实质：可以连续转动的杠杆实质：可以连续转动的杠杆2.特点：省力，费距离特点：省力，费距离四、斜面1.作用：省力作用：省力（推力（推力F总小于物重总小于物重G，在高度相同的条件下斜面越长越省力），在高度相同的条件下斜面越长越省力）2.特点：可以省力，但不能省功特点：可以省力，但不能省功3.原理：利用功的原理

11、工作原理：利用功的原理工作（Fs=Gh+fs）第二部分：功第二部分：功 功率功率1.1.功等于功等于 跟物体在力的方向上通过的跟物体在力的方向上通过的 的乘积。的乘积。距离距离功功力力 公式：公式：WFs3.3.做功的两个必要条件：做功的两个必要条件：对物体要有力的作用对物体要有力的作用物体要在力的方向上通过一定的距离物体要在力的方向上通过一定的距离W =Gh1 1、概念：、概念： 叫做功率。叫做功率。3 3、公式：、公式： 。4 4、单位：、单位： 国际单位：国际单位： ，符号，符号 。 常用单位常用单位： 、 。2 2、意义：功率是表示、意义：功率是表示 的物理量。的物理量。 P =WtF

12、 stF v=功率功率功与做功所用时间的比功与做功所用时间的比物体做功快慢物体做功快慢瓦特瓦特W 千瓦（千瓦（KW ）兆瓦（兆瓦（MW ）质量为质量为45kg 的某同学在跳绳时重心高度随时的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示根据图象可估算出间变化的关系如图所示根据图象可估算出该同学在该同学在1 分钟内克服重力做功的平均功率分钟内克服重力做功的平均功率为为 ( )A 45W B135W C169W D270W B 第三部分：机械效率第三部分：机械效率 模型一模型一 杠杆杠杆 模型二模型二 滑轮组滑轮组 模型三模型三 斜面斜面1.1.有用功有用功（W有用有用）：）： 为达到目的必须做的

13、功为达到目的必须做的功2.2.额外功额外功（W额外额外）：为达到目的不需要做但不得不做为达到目的不需要做但不得不做的功（的功（ 做功）做功）3.3.总功总功（W总总）：）： 为达到目的实际做的功为达到目的实际做的功 W总总= W有用有用+W额外额外 4.机械效率（机械效率（）：有用功与总功的比值有用功与总功的比值 公式：公式： 。 克服摩擦和机械重力克服摩擦和机械重力有用功、额外功、总功、机械效率有用功、额外功、总功、机械效率W有有 W总总 水平拉动物水平拉动物 体体竖直提升物体竖直提升物体利用斜面提升物体利用斜面提升物体一台起重机将重一台起重机将重36003600N N的货物提高的货物提高4

14、 4m m。如如果额外功是果额外功是96009600J J，起重机做的有用功是起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？多少？总功是多少？机械效率是多少？工人利用图所示的滑轮组将重工人利用图所示的滑轮组将重400N400N的物体向上匀速提起的物体向上匀速提起2m2m。所用拉力为。所用拉力为250N250N，滑轮组的机械效率是多少？，滑轮组的机械效率是多少？ 若若用此滑轮组将重用此滑轮组将重900N900N的物体竖直向上匀速提升的物体竖直向上匀速提升2m2m，拉力，拉力在这一过程中所做的功是多少？在这一过程中所做的功是多少？( (不计绳重和摩擦的力不计绳重和摩擦的力) )小明的解题过程

15、是：小明的解题过程是：解：解：W W有有=Gh=400N=Gh=400N2m=800J2m=800J W W总总=FS=250N=FS=250N2m2m2=1000J2=1000J= W= W有有/W/W总总=800J/1000J=0.8=80%=800J/1000J=0.8=80%W W有有= Gh=900N= Gh=900N2m=1800J2m=1800JW W总总= W= W有有/=1800J/80%=2250J/=1800J/80%=2250J答：滑轮组的机械效率是答：滑轮组的机械效率是80%80%，拉力在这一过程中所做的，拉力在这一过程中所做的功是功是2250J2250J。上述解答是

16、否有错误？如有错误，指出错误的原因，并对上述解答是否有错误？如有错误，指出错误的原因，并对错误加以订正。错误加以订正。 如图，物体如图，物体G G在拉力在拉力F F的作用下作匀速直线运的作用下作匀速直线运动，拉力所做的功是动，拉力所做的功是600J600J，物体向左移动了，物体向左移动了2m,2m,滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是8080，求：，求： 额外功时多少？额外功时多少？ 拉力拉力F F是多少是多少 ？ 物体所受的摩擦力是多大？物体所受的摩擦力是多大？江苏科技版江苏科技版钩码提升的高度钩码提升的高度h h 、 ， 、 .拉力拉力F F绳的自由端移动的距离绳的自由端移动的距离s s钩

17、码重力钩码重力G G弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计弹簧测力计必须 ，拉动弹簧测力计使钩码升高，以保证测力计示数大小不变。竖直方向上匀速拉动竖直方向上匀速拉动【说明】 不影响滑轮组机械效率。重物提升高度重物提升高度W有有 W总总 提高机械效率的方法：提高机械效率的方法：第一是减小第一是减小 ，（ 、 ）；）；第二是增加第二是增加 。减小机械自重减小机械自重减小机械之间的摩擦减小机械之间的摩擦同一个滑轮组同一个滑轮组提起不同重力的重物时，重物的提起不同重力的重物时，重物的重重力越大力越大，机械效率越，机械效率越高高。不同的滑轮组不同的滑轮组提起相同重力的重物时，滑轮组中提起相同重力

18、的重物时，滑轮组中动滑轮的重力越大动滑轮的重力越大，机械效率越，机械效率越低低。额外功额外功有用功有用功某同学准备做某同学准备做“测定滑轮组的机械效率测定滑轮组的机械效率”的实验，选择的实验，选择器材有：弹簧测力计、钩码、铁架台、定滑轮、动滑轮器材有：弹簧测力计、钩码、铁架台、定滑轮、动滑轮各一个、一根足够长的细绳。各一个、一根足够长的细绳。（1 1）他所选的器材少了）他所选的器材少了_（2）补足器材后，该同学进行了如下实际操作）补足器材后，该同学进行了如下实际操作A A将滑轮组安装在铁架台上，在滑轮组下方挂好钩码，将滑轮组安装在铁架台上，在滑轮组下方挂好钩码，在细绳的一端系住弹簧测力计在细绳

19、的一端系住弹簧测力计B B记下钩码和弹簧测力计的起始位置记下钩码和弹簧测力计的起始位置C.C.向上提起弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数向上提起弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数D D测量出钩码提升的高度和弹簧测力计移动的距离测量出钩码提升的高度和弹簧测力计移动的距离E.E.将有关数据填入表格中，并进行必要的计算。将有关数据填入表格中，并进行必要的计算。上述步骤中，有一项需要做出重要补正，该项需补正的上述步骤中，有一项需要做出重要补正，该项需补正的内容是内容是_刻度尺刻度尺C 步骤中，匀速步骤中，匀速向上提起弹簧测力计向上提起弹簧测力计实验中可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械实验中可

20、少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率。分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？效率。分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？ 实验次数实验次数物理量物理量l23钩码重钩码重GN446钩码上升高度钩码上升高度hm0.10.10.1绳端拉力绳端拉力FN1.81.42.4绳端移动距离绳端移动距离sm0.30.50.3机械效率机械效率745783n=5n=3甲甲 乙乙 甲甲 1、根据、根据 的关系选择实验所用的滑轮组的关系选择实验所用的滑轮组.h和和s总结：总结：2、使用不同的滑轮组提升相同的重物时动、使用不同的滑轮组提升相同的重物时动滑轮越重，滑轮组的机械效率滑轮越重，滑轮组的

21、机械效率。 3、使用同一滑轮组，、使用同一滑轮组， 方法，方法，可以提高滑轮组的机械效率。可以提高滑轮组的机械效率。增加物体重力增加物体重力越低越低小明学过机械效率后，提出了一个问题：小明学过机械效率后，提出了一个问题：“影响斜面机械效率的因素有哪些？影响斜面机械效率的因素有哪些？”针对针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：究实验，并记录实验数据如下：FshG实实验验次次数数倾斜倾斜程度程度物物体体重重G/N物物上上升升h/m拉拉力力F/N物物移移动动s/m有有用用功功W/J总总功功W/J机械机械效率效率1较缓较缓50.11.60.50.50.863%2较陡较陡50.152.20.50.751.168%3最陡最陡50.253.10.5 1.25 1.55 81%1.请将第三次实验数据填全。请将第三次实验数据填全。2.通过对上述数据的分析，你对斜面机械效通过对上述数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论：率的问题可获得的初步结论： _ _3.小明还探究了斜面机械效