简单机械功和机械能

1、第九章 简单机械 功和机械能复习课件简单机械 功和机械能杠杆五要素：支点O、动力F1、阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2功率平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂分类滑轮：定滑轮、动滑轮和滑轮组功：W=FS定义：表示物体做功快慢的物理量，物体在单位时间内完成的功叫功率计算公式：P=W/t机械效率有用功、额外功和总功机械效率定义：有用功占总功的比值公式： =W有/W总（ 1）机械能及其转化动能：物体由于运动而具有的能势能：物体由于被举高而具有的能机械能的转化动能与重力势能的转化动能与弹性势能的转化重力势能与弹性势能的转化考点一考点一 杠杆杠杆 1.1.杠杆：在力的作用下绕着固定点转动的杠杆：在力的作用下

2、绕着固定点转动的硬棒叫杠杆硬棒叫杠杆. .3.3.杠杆的平衡条件：动力杠杆的平衡条件：动力动力臂动力臂= =阻阻力力阻力臂阻力臂4.4.杠杆的分类及杠杆的分类及其应用其应用(1)省力杠杆：省力杠杆： 动力臂大于阻力臂，动力动力臂大于阻力臂，动力小于阻力小于阻力.使用省力杠杆，虽然省了力，但却使用省力杠杆，虽然省了力，但却费了动力作用点移动的距离费了动力作用点移动的距离. .(2)费力杠杆：费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，动力大于动力臂小于阻力臂，动力大于阻力阻力.使用费力杠杆，虽然费了力，但却使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离省了动力作用点移动的距离. .(3)等臂杠杆：等臂

3、杠杆：动力臂等于阻力臂，动力动力臂等于阻力臂，动力等于阻力等于阻力.物理实验室中，我们使用的天平就物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆是等臂杠杆. .托盘天平托盘天平物理天平物理天平考点二考点二 滑轮和滑轮组滑轮和滑轮组 (1)(1)实质：实质：定滑轮定滑轮是一个是一个等臂等臂杠杆杠杆. . (1)(1)实质：实质：动滑轮动滑轮是一个动力臂为阻力是一个动力臂为阻力臂臂两倍两倍的杠杆的杠杆. .3.3.滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起使用一起使用. .(1)使用滑轮组的好处：既能省力又可以改变力的方向.(2)特点：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着，提起物体所用的

4、力就是物重的几分之几，即F=G/n(不考虑动滑轮重).如果考虑动滑轮重，则F=1/n（G物+G轮）(3)使用滑轮组费距离：s=nh.考点三考点三 功功拉力使物体升高1.定义：有力作用在物体上，物体在力的作用下沿力的方向移动了一段距离，这个力就对物体做了功.FsFsFF（1 1）物体受到力，但没有在此力方）物体受到力，但没有在此力方向上移动距离，即通过的距离为零向上移动距离，即通过的距离为零. .（s=0=0）（2 2）物体没有受到力，但由于惯性）物体没有受到力，但由于惯性通过了一段距离，也就是没有力做功通过了一段距离，也就是没有力做功. .（F=0=0）（3 3）物体受力方向和物体运动的方）物

5、体受力方向和物体运动的方向垂直向垂直. .（F与与s的方向垂直）的方向垂直） 人举着杠铃坚人举着杠铃坚持一会儿，举力持一会儿，举力做功吗？做功吗？F0s0没有做功（劳而无没有做功（劳而无功）功）F = 0s 0没有做功（不劳无没有做功（不劳无功）功）F 0s 0力的方向力的方向与运动方与运动方向垂直向垂直没有做功（劳而没有做功（劳而无功）无功）4.功的计算：功的计算：功等于力和物体功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘在力的方向上通过的距离的乘积，积，即即: 功力功力距离距离 如果用表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，表示力所做的功，则W=Fs.5.功的单位：在国际单位制中，力的单位是

6、牛顿（N）,距离的单位是米（m），功的单位是焦耳(J).JN m6.功的原理：使用机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都不会省功.(1)由功的原理可知：省力的机械费距离，费力的机械省距离，既省力又省距离的机械是不存在的. (2)不计摩擦，功的原理可表述为：人们使用机械所做的功.考点四考点四 功率功率体重不同的他体重不同的他们爬相同的楼们爬相同的楼时，做功相等时，做功相等吗？做功的快吗？做功的快慢一样吗？慢一样吗？1.1.比较做功快慢的比较做功快慢的方法方法 方法一：方法一： W甲甲=W乙乙时，用时间短的时，用时间短的则做功快；则做功快；方法二：方法二： t甲甲= t

7、乙乙时，做功多的则时，做功多的则做功快做功快.2.功率:表示物体做功快慢的物理量.物理学中，把单位时间内完成的功叫做功率.3表达式 功功功功 率率时时 间间WPt 由由W=Fs和和v=s/t可得可得P=Fv.4国际单位：国际单位：瓦瓦特特( (瓦瓦、W) )1W=1J/s 常用单位：常用单位：1 kW= 103 W 1 MW= 106 W考点五考点五 机械效率机械效率有用有用功功实现目的而做的功额外功额外功克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功总总 功功 动力对机械所做的功即：即：W总总=W有用有用+W额外额外WW 有有总总（1 1）增大提升物体的重力（增大有）增大提升物体的重力

8、（增大有用功）用功）. .（2 2）减小机械本身的重力（减小克服机械重）减小机械本身的重力（减小克服机械重力做的额外功）力做的额外功）. .（3 3）定时润滑（减小克服机械间的摩擦而做）定时润滑（减小克服机械间的摩擦而做的额外功）的额外功）. .考点六考点六 机械能及其转机械能及其转化化(1)(1)动能动能：(2)(2)重力势能重力势能：(3)(3)弹性势能弹性势能： 2. 物体的动能和势能可以相互转物体的动能和势能可以相互转化，在转化过程中，如果存在摩擦化，在转化过程中，如果存在摩擦阻力，则机械能会不断减小，即机阻力，则机械能会不断减小，即机械能不守恒械能不守恒. 机械能转化机械能转化和守恒

9、定律和守恒定律重点实验解读重点实验解读 实验一实验一 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件考查要点：考查要点：1.让支点处于杠杆中央的目的：消除杠杆自身重力对实验的影响.2.使杠杆在水平位置静止的目的：方便测出或读出杠杆的力臂.3.杠杆平衡螺母的调节：左高左调，右高右调.4.实验进行多次测量的目的：避免实验数据的偶然性，使结论具有普遍性.5.测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时，测力计示数的变化：会变大，因为拉力的力臂变小了. 6.实验数据分析总结.7.杠杆平衡条件的应用.8.实验结论：杠杆的平衡条件是动力动力臂=阻力阻力臂. 1.（南平中考）利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件” （1）实

10、验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以直接从杠杆上读出. （2）杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂 个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡 （3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1-F1的关系图象，如图丙所示请根据图象推算，当l1为0.6m时，F1为 N（1）杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，右端上翘，故应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂大小；（2）设一钩码重为G，一格

11、为L，根据杠杆平衡条件可知：3G4L=FD3L，所以FD=4G，需在D点挂4个钩码；F2L2L10.3Nm0.6m（3）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.1m3N=0.3Nm；故若当L1为0.6m时，F1= = =0.5N；（1）右 力臂的大小 （2）4 （3）0.5【解析】【答案】实验二实验二 测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率考查要点：考查要点：1.操作要求：匀速拉动弹簧测力计.2.弹簧测力计的读数.3.总功、有用功和机械效率的计算.4.实验结论：同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高；提升同一物体，动

12、滑轮的个数越小，即动滑轮烦人重力越小，滑轮组的机械效率越高；滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方法和重物提升的高度无关. 2（2017年齐齐哈尔）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示 （1）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计 （2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到对滑轮组机械效率的影响 （3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整 （4）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无

13、关.（填实验次数的序号） （5）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高（填实验次数的序号） （6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论： . 【解析】（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；（2）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正确的；（3）丁图中，绳子的有效段数为n=4，绳端移动距离s=nh=40.1m=0.4m，滑轮组的机械效率：=W有/W总 =Gh/Fs 8N0.1m /2.5N0.4m =80%；（4）绳端移动距离与物体升高的高度的关系

14、为s=nh，所以，结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3；再结合钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效段数，所以应比较1、2两次实验数据；通过比较1、2两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越

15、高；（6）通过比较3、4两次实验数据，即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低） 【答案】（1）匀速 （2）不正确 摩擦 （3）0.4 80% （4）1、2 （5）2、3 （6）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低）真题体验 1.（2017年连云港）如图所示，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡，已知每个钩码的质量

16、均为50g，若在A，B两处各加1个钩码，那么杠杆 （） A右边向下倾斜 B左边向下倾斜 C仍保持水平位置平衡 D无法确定杠杆是否平衡 【解析】（1）如图所示，每个钩码的质量为50g，重力为G=mg=0.05kg10N/kg=0.5N，杠杆上每小格的长度假设为1cm，则FA =0.5N2=1N，LA =1cm2=2cm，FB =0.5N，LB =1cm4=4cm；所以FALA=FBLB（2）在A、B 两处再各加挂一个50g的钩码后，FA=0.5N3=1.5N，FB=0.5N2=1N，LA和LB的长度都不变，则FALA =1.5N2cm=3Ncm，FBLB =1N4cm=4Ncm因为FALAFBL

17、B所以杠杆右边下倾 【答案】A真题体验 2.（2017宁波）如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是P甲和P乙若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是 （） AF甲F乙、P甲=P乙 BF甲F乙、P甲P乙 CF甲F乙、P甲=P乙 DF甲F乙、P甲P乙 真题体验 【解析】由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即F甲=2G；乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即F乙= G，故F甲F乙，AD错误；物体上升的速度相同，则拉力

18、端的速度分别为：v甲= v物，v乙=2v物，甲图拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G v物=Gv物；乙图拉力的功率：P乙=F乙v乙= G2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正确，B错误. 【答案】C21212121真题体验 3.（2017年长春）一位同学正在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对球做功的是 （） A手拿球静止 B手托球水平匀速直线运动 C将球举起 D抛出后的球在空中继续运动 【解析】手拿球静止，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故A错误；手托球水平匀速直线运动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故B错误；将球举起，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距

19、离，故有力做功，故C正确；球飞出去，球由于惯性向前运动，有距离，但没有对球施加力，没有对球做功，故D错误 【答案】C真题体验 4.（包头中考）如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图象如图乙所示 两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是 （） AFlF2、P1P2 BFl=F2、P1P2 CF1F2、P1=P2 DF1F2、PlP2 真题体验 【解析】由图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，则拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因为同一木块放在同一桌面上，压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以两次木块受到的滑动摩擦力相等，故两次对应的弹簧测力计示数相等，即F1=F2；从图乙中可以判断出，第1次木块的运动速度大于第2次木块的运动速度，即v1v2，根据公式P=Fv可知，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即：P1P2综上所述，ACD错误，B正确 【答案】B真题体验 5. (淄博中考) 用如图所示的滑轮组