107机械与人复习学案

第十章机械与人复习学案（沪科版）、课标要求知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件。知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。3知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意4.义解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。5知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能.量的相互转化。二、知识结构图1•杠杆一点、二力、二力臂。平衡条件：FjLjF2L2。简单机械①省力杠杆:I三种杠杆②费力杠杆:③等臂杠杆:>L化。二、知识结构图1•杠杆一点、二力、二力臂。平衡条件：FjLjF2L2。简单机械①省力杠杆:I三种杠杆②费力杠杆:③等臂杠杆:>L阻7①撬棒②钳子。<L阳7①镊子②筷子。阻孔阻7&天平②定滑轮。J-概念：周边有槽，可绕着装在框子里的轴转动的小轮。2.滑轮一实质：等臂杠杆。定_优点：不省力，但改变用力方向。类型:动滑轮实质：省力杠杆。优点：省力一半，不改变力的方向。由定滑轮和动滑轮组成。滑轮组优点：省力且改变力的方向。机械与人1•概念：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。2.符号：W。3•单位：隹八，、4•计算公式：换算关系(J) 1J=1N-m。 力-距离I 功 5•物体做了功必须同 ①物体必须受到力的作用。时满足2个条件②物体必须在力的方向上通过一段距离。1物理意义：表示物体做功快慢的物理量。定义：单位时间内物体做功的多少。•符号：P单位：瓦（W）千瓦（kW）。计算公式：PW3.4.机械效率机械能机械与人5机械效率机械能机械与人5.结论:①速度越大的物体具有的动能越

大。1.有用功的计算：W有用=G物h。2.总功的计算：W总二FsW=W有用+W额。心 ①物体自重。影响因素 ②机械自重（动滑轮）。3机械效率 ③机械摩擦（绳与滑轮间的摩擦）。I计算公式n -有用一1 W总'ill、能的概念：如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 功和能可以相互转1.化。定义：物体由于运动具有的能。影响因素：①质量，②速度。实验：动能的大小跟什么因素有关。探究方法：控制变量法。，1•定义：物体由于被举高具有的能。2.影响因素:2.影响因素:重力势能高度。质量。3•实验：重力势能大小跟哪些因素有结论「4.结论：物体举得越高，重力势能越大。质量越大，物体重力势能越大。3•实验：重力势能大小跟哪些因素有结论「4.结论：物体举得越高，重力势能越大。质量越大，物体重力势能越大。动能和势能可以相互转化。三、举例分析例题1・如例图1所示，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在船上或岸上的人均用100N的力拉绳子的自由端。如果A、B图中甲船在20s内向右匀速移动了10m,同时乙船向左移动了4m,则A、B图中人拉绳子的功率分别IV・■IV・■.■亘ri 一…一 一一 ■■鼻旦垂■叵.「些旦一■童豆旦''旦Im例图1解析：求例图1中人拉绳子的功率，必须知道人拉绳子移动的距离。分析例图1A:甲乙两船相对地面都在运动，而我们需要知道绳子相对人的手运动的距离，所以，这时选择甲船为参照物最好，乙船相对甲船向左移动了14m，又因为此时滑轮是动滑轮，所以，绳子相对人的手运动的距离是SA28m,人拉绳子做的功是WaFsa100N28m2800J人拉绳子的功率是P2800J人拉绳子的功率是PAWA2谿140Wt分析例图分析例图1B:因为人站在岸边不动，所以，此时选择岸边为参照物，先认为乙船不动，甲船向右匀速移动了10m，这时滑轮是定滑轮，绳子相对人的手运动的距离是甲船向右匀速移动了10m，这时滑轮是定滑轮，绳子相对人的手运动的距离是10m，在分析甲船不动，乙船向左移动了4m，这时滑轮是动滑轮，绳子相对人的手运动的距离就是8m,综合分析B图中，18m,人拉绳子做的功是墨90W绳子相对人的手运动的距离就是SBWbFSb100N18m1800J,人拉绳子的功率PBWb答：A、答：A、B图中人拉绳子的功率分别140W和90W。例题2.在青岛九中新校区建设工地上，需要利用滑轮组装置和机车把低处5000N的重物提升到高处,滑轮组装置如例图2滑轮组装置如例图2所示。当机车牵引绳子的拉力F按例图3所示随时间变化时，重物的速度间变化时，重物的速度v和上升高度h随时间t变化的关系图像分别如例图4和例图图4和例图5所示，若重物与地面的接触面积S=4m2,不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求:轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求:(1）在2〜3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率(2）在1〜2s内，拉力F做的功W(3）在0〜1s内，重物对地面的压强P(1）在2〜3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率(2）在1〜2s内，拉力F做的功W(3）在0〜1s内，重物对地面的压强P例图21UU0例图3例图4例图522SO1800解析：（1）动滑轮是由 3段绳子承担。拉力移动距离是重物上升高度的3倍，即s=3h。拉力绳子移动的速度也是重物上升速度的 3倍，在2〜3s内，根据例图3可知，由例图4可知重物匀速上升速度是 2.5m/s,拉力是1800N，拉力F的功率是：P拉内拉1800N32.5m/sL35104W。滑轮组的机械效率是:100%售100%100%93%1.25m，拉力F做的功是:(2)在12s内，由例图31.25m，拉力F做的功是:WFs2250N31.25m8437.5J。（3）设动滑轮的重力是G动。由例图4可知，在1〜2s内，重物加速上升，合力向上，在 2〜3s内，重物匀速上升，合力为零，所以，在 2〜3s内，对动滑轮和重物整体受力分析有：绳子拉力 F=1800N,并且有3段绳子向上的拉力；动滑轮的重力是 G动；重物的重力 G物=5000N，因此，动滑轮的重力是：G动3FG物31800N-5000N 400N。在0〜1s内，由例图4和例图5可知，重物静止。由例图3可知，拉力是1000N。对动滑轮和重物整体受力分析有：绳子拉力F=1800N,并且有3段绳子向上的拉力；动滑轮的重力是G动;重物的重力G物=5000N,地面对重物的支持力Fn，因为静止，合力为零，所以有：FnG物G动-3F 5000N400N-31000N 2400N。根据物体间力的作用是相互的，重物对地面的压力大小等于支持力的大小，所以有：F压fn2400N,重物对地面的压强是： P二警瞑600Pa。4m答：（1）拉力F的功率是1.35X104W，滑轮组的机械效率是 93%。（2） 在1〜2s内，拉力F做的功是8437.5J。（3） 在0〜1s内，重物对地面的压强是600Pa。四、习题练习（一）选择题图1所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（羊角锤 核桃夹 食品夹把上紧发条的玩具车放置在水平桌面上，玩具车由静止开始加速跑动，此过程中玩具车能量的变化情况是（弹性势能减小，动能增大 B.弹性势能减小，动能减小C・弹性势能增大，动能增大 D.弹性势能增大，动能减小3•下列过程，哪个情况小明对桶做了功 （A.小明提着桶站立不动B•小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内c.小明提着桶水平移动D.小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内图24.如图2是天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中（图2重力势能增加、动能减小重力势能减小、动能增加重力势能增加、动能增加重力势能不变、动能不变如图3所示，延平区溪源庵中岩一瀑布的落差（瀑布顶端和底端的高度差）约为20m。在2s内有10kg的水从瀑布顶端下落到瀑布底端。质量为 iokg|1<'<从顶端落到底端的过程中，这些水的重力的功率约为（ ） ，9•10N/kg）A.10W B.100WC.1000W D.10000W如图4所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到山A.在 两点动能相等B.在a、d两点动能相等C•从 c的过程机械能减少 「,』4D•从 d的过程重力势能减少7•如图5所示，套圈”出手后，从a点到c点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（套圈”由a到b过程中，动能逐渐增大套圈”在b点的机械能大于a点的机械能套圈”由b到c过程中，机械能逐渐变小套圈”由a到b再到c过程中，重力势能先变大后变小受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为上帝之杖”的太空武器。上帝之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大。它攻击目标的巨大能量主要来源于（）。B.与大气摩擦产生的能量D.B.与大气摩擦产生的能量D.下落过程重力势能转化为动能C.上帝之杖”本身的内能工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了如图 6所示的四种方案（机器下方的小圆表示

）。心*、丛对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，、其实质是限制了汽车的（并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是（ ）。）。A.摩擦力 B.势能 C.动能D.惯性11.某同学的质量约为50kg,他以正常速度从教学楼的一楼走上二楼。请估算在此过程中该同学上楼的功率最接近于（A.1W B.10W C.100W D.1000W12.洒水车在水平路面上匀速行驶并向地面洒水的过程中，其机械能的变化是（A•减小 B.保持不变 C•增大 D.先减小后增大13.山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（A.提高功率B•提高机械效率C•减小所做的功D•减小所必需的牵引力C•减小所做的功D•减小所必需的牵引力14.小明体育课在做 引体向上”下列说法中正确的是（A.身体悬挂不动时，势能为零A.身体悬挂不动时，势能为零B.身体上升时，势能减少C.身体下降时，势能增加（C.身体下降时，势能增加（二）、填空题、作图题15.小明将放在水平桌面上重为3ND.身体上升时，势能增加的物理课本，水平匀速拉动0.5m。所用的水平拉力为 1N，则课本重力做功J,水平拉力做功重力做功J,水平拉力做功J。16.16.如图9所示，质量分布均匀的长方体砖， 平放在水平地面上，第一次用竖直向上的力F】只作用于ab的中点，第二次用竖直向上的力使它们在竖直方向上慢慢向上移动 h（h<abvbc），则在上述过程中F2作用于F1（选填大于”、小于”或等于”）;F1所做的功F向上的力F】只作用于ab的中点，第二次用竖直向上的力使它们在竖直方向上慢慢向上移动 h（h<abvbc），则在上述过程中F2作用于F1（选填大于”、小于”或等于”）;F1所做的功F1F.be的中点，都F2所做的功（选填大图7于”、小于”或等于”）；第一次克服重力所做的功第二次克服重力所做的功（选镇大于”、小于”或等于”）。17.为提高学生安全自救和使用灭火器的能力，学校开展消防安全演习。（1）如图8是一种泡沫灭火器局部示意图，当按压控制杆时,控制杆绕点0转动，可打开阀门。灭火器的控制杆相当于简单机械中的（2）演习过程中，小明用60N竖直向上的力将灭火器从地面提高0・5m，则小明对灭火器所做的功为Jo图818.如图9所示，秤砣的质量为100g,秤杆的质量忽略不计。秤杆水平静止时， OA=5cm,OB=25cm，则被测物的质量为 kg。’（填小于”、等于”或大于”）被入『若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值测物的真实质量值。19.在一次军事演习中，一架飞机沿水平方向一边匀速飞行一边投放军用物资，在此过程中飞机的动能（选填变大”变小”或不变”，物资在加速下落过程中，动能和重力势能之间的转化情况是：TOC\o"1-5"\h\z在趣味运动会中，小敏和小王分别把图 10甲中三个质 一I2J心顼敏和小王叠起这堆正方体泡沫塑料块，每人至少要做功 If比赛中小敏快于小王完成堆叠，则堆叠过程中小敏做功的功率 图10（选填大于”等于”或小于”小王。攀岩运动是从登山运动中派生来的新项目，它集健身、娱乐、竞技于一体，以其独有的登临高处的征服感吸引了众多爱好者。要测量某运动员在一次攀岩比赛中克服重力做功的功率，需要测量的物理量有该运动员的重力、如图11所示的弯曲杠杆，在B点处挂一重物G,要在A点作用一个最小的力使杠杆平衡 ，在图上画出这个力F的方向。体育中考，男生新设引体向上项目。小云同学在半分钟内做了 12个规范的引体向上。已知小云的质量为60kg，每次引体向上他能将自身重心提高 0.4m, 图11则小云每做一次引体向上所做的功为 J，整个过程中的平均功率为量均为1kg、边长为30cm的均质正方体泡沫塑料块按图 10乙堆叠起来。小w°（g取10N/kg）一颗子弹在枪膛中所受平均推力约为 500N，枪管长1・2m，子弹从被击发到离开枪口用时0.1s则推力做功为 J，做功的功率为在上海世博会上有个体验项目，游客可在发电地板上踏上几脚，也可蹦跳几次，就能点亮周围发光二极管灯泡，这个过程是发电地板把能转化为能。（三）、简答题如图12所示，两小儿之辩，关于机械省力，省功以及机械效率的辩论，你支持哪一方的说法？不支持另外一方的原因是什么？奁我帧祐力「 7我的办注不害-J P甲乙

甲乙（四）、实验探究题小明在探究杠杆的平衡条件”实验中，（1） 实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目（2） 杠杆平衡后，小明在图13甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上 个钩码，使杠杆在水平位置平衡。（3） 他改用弹簧测力计在图13乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N。当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将图13（选填大于”等于”或小于”1NO如图14所示滑轮组，不计绳重及摩擦，请回答以下问题:图13（选填大于”等于”或小于”1NO（1） 在测滑轮组机械效率”的实验中，应向上一拉动弹簧测力计，使重物上升一定高度。（2） 利用滑轮组（甲）和（乙）将相同的重物提相同的高度，拉力对重物所做的有用功分别为 W甲、W乙，滑轮组的机械效率分别为 n乙，它们的大小关系是W乙，n甲n乙。（填、”、二”或N”）（3） 使用滑轮组总要做额外功，所以滑轮组的机械效率总是 1。（填大于”等于”或小于”）如图15是竖直向上抛出的小球上升过程中每隔相等的时间曝光一次所得的照片。从图中可以判断：小球在a、b位置间的平均速（选填大于”小于”或等于”在C、d位置间的平均速度；在上升过程中，小球的重力势能逐渐减小”或不变”。在探究滑轮组机械效率的实验中，要用(T>2)14图16（选填逐渐增大”、图15.(T>2)14图16（选填逐渐增大”、图15.测量钓码如图16所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的能减小，能增加。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能 （填减小”增大”或不变”。（五）、计算题某型号挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度 H=2mO（如图17乙所示）求：（1） 挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？（2） 若发动机的总功率是20k