无处不在的能量河北

第六单元无处不在的能量

第24课时杠杆和其他简单机械第25课时功功率机械效率第26课时动能势能机械能及其转化

第六单元无处不在的能量

第24课时杠杆和其他简单机械第24课时┃杠杆和其他简单机械第24课时┃考点聚焦考点聚焦考点1杠杆1．杠杆基本知识定义在力的作用下能绕着________转动的硬棒叫杠杆五要素支点杠杆绕着转动的点，用字母______表示动力使杠杆__________的力，用字母______表示阻力

________杠杆转动的力，用字母______表示动力臂从支点到动力作用线的________，用字母l1表示阻力臂从支点到阻力作用线的________，用字母l2表示力臂画法

①找支点O；②画力的作用线(虚线)；③画力臂(虚线，过支点向力的作用线画垂线)；④标力臂(大括号或背向箭头).固定点O

转动F1

阻碍

F2

距离距离第24课时┃考点聚焦2.杠杆的分类名称力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆l1____l2F1____F2省力、_______撬棒、铡刀、羊角锤、起子等费力杠杆l1____l2F1____F2省距离______、理发剪刀、钓鱼竿、镊子等等臂杠杆l1____l2F1____F2不省力、不费力天平、定滑轮＞

＜

费距离

＜

＞

费力＝＝第24课时┃考点聚焦

[点拨]省力的杠杆费距离，费力的杠杆省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的；通过比较动力臂与阻力臂的大小，可以判断出杠杆的种类。第24课时┃考点聚焦考点2探究：杠杆平衡条件理解杠杆平衡是指杠杆________不动或________转动探究过程

①调节杠杆两端的________，使杠杆在________平衡，这样做的目的是排除杠杆自重对杠杆平衡的影响；

②实验过程中移动钩码位置使杠杆再次水平平衡，目的是便于从杠杆上直接读出____________；

③改变钩码数量和位置，再多测几组数据，是为了分析得出杠杆平衡的普遍规律，避免偶然性静止

匀速

平衡螺母水平位置力臂数值

第24课时┃考点聚焦得出结论杠杆的平衡条件是：文字式：___________________________写成公式：________________评估交流

①实验中只测一组数据，具有偶然性，不能得出普遍结论；②若用弹簧测力计代替钩码，应当沿竖直方向拉测力计，便于力臂的测量动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1l1＝F2l2第24课时┃考点聚焦考点3滑轮项目定滑轮动滑轮滑轮组示意图实质______杠杆动力臂是阻力臂____倍的杠杆力的关系(F，G)______距离的关系(s，h)s＝h

________________作用改变__________________既可以______，也可以改变________________等臂二F＝G

s＝2h

s＝nh

力的方向省力

省力

力的方向第24课时┃考点聚焦第24课时┃考点聚焦考点4其他简单机械

名称斜面轮轴示意图定义斜面是一种可以______的简单机械，但必须多移动____由轮和轴组成，能绕固定轴转动的简单机械省力距离第24课时┃考点聚焦原理

FL＝Gh，由公式知，斜面越长越____，轮轴是可以连续转动的杠杆，动力F1作用在轮上可省力，若作用在轴上则费力应用楼梯、盘山公路等方向盘、水龙头、扳手等省力第24课时┃考点聚焦知识纵横

承担重物绳子股数的确定一般采用“切割法”定绳子股数，即从定滑轮和动滑轮之间切断(如图24－1所示)，数出拴在动滑轮框上的绳子(包括最后从动滑轮引出的拉绳)就是承担重物的绳子股数(图中的股数已标出)。当绳子起点在动滑轮上时，则为奇数段绳子承担重物；当绳子起点在定滑轮上时，则为偶数段绳子承担重物，即“奇动偶定”。例1

[2012·广安]如图24－2所示，为了让杠杆静止在图中位置，请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂l。第24课时┃归类示例冀考探究

►类型一杠杆作图[答案]如图所示[解析]根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越长，越省力，所以将支点与动力作用点A相连即为最长力臂l，然后过A点向上垂直画出的力即为最小力F。本题考查的是最小力及其对应力臂的画法。画出最小力的关键是最长力臂的确定，将支点与力的作用点相连即为最长力臂，与其垂直的力为最小力(力的方向根据实际情况而定)。第24课时┃归类示例例2

[2012·南京]物理实验小组的同学利用如图24－3所示的装置，在杠杆支点两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。(1)如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)移动，使杠杆在水平位置平衡的目的是为了方便测量_____________________________。第24课时┃归类示例►类型二杠杆平衡条件(2)实验中测得的数据如下表所示，表格中漏填的数据为________N。第24课时┃归类示例实验序号动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm①130215②2151.520③35________15(3)有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中________(填字母)。A．没有改变力的大小B．没有改变力的方向C．没有改变力的作用点D．实验次数较少，结论具有偶然性(4)若在图乙中两侧各减少一个钩码，杠杆________端向下倾斜；若将两边钩码都向外侧移动一格，杠杆________端向下倾斜；若将两边钩码都向内侧移动一格，杠杆________端向下倾斜。第24课时┃归类示例[答案](1)右力臂(2)1

(3)B(4)左左右[解析](1)杠杆的水平调节方法是“左倾右调、右倾左调”，所以观察图甲知，应当向右调节平衡螺母使杠杆水平平衡；当杠杆水平平衡时，作用在杠杆上的动力和阻力即两侧钩码的重力的方向恰好与杠杆垂直，这时力的力臂就可以从杠杆上的刻度直接读出，因此，调节杠杆的水平平衡是为了方便测量力臂。(2)根据杠杆平衡等式F1l1＝F2l2计算出表格中漏填的数据为1N。(3)由于实验中没有改变力的方向，始终使杠杆在水平位置平衡，所以造成一些同学错误结论的得出；(4)根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2，只有F1l1与F2l2相等杠杆才能平衡，否则，乘积小的一端要上升。第24课时┃归类示例例3

借助简单机械将重物提升，若不计滑轮重量及摩擦，以下装置最省力的是(

)第24课时┃归类示例►类型三滑轮和滑轮组[答案]D第24课时┃归类示例例4

[2012·江苏]如图24－5所示是日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象为轮轴的是(

)第24课时┃归类示例►类型四斜面和轮轴[答案]A[解析]汽车方向盘利用了轮轴，桔槔属于杠杆，盘山公路应用了斜面，铁葫芦属于滑轮，所以选A。斜面、轮轴、螺旋等其他简单机械并不是中考考查的重点，但它们在生产和生活中也同样有着相当广泛的应用，要善于发现它们。第24课时┃归类示例杠杆“最小力”的作法①使用杠杆时，要使动力最小，必须使动力臂最长。②最长力臂的确定：A.把支点和力的作用点相连作为最长力臂；B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相连构成的直径作为最长力臂；C.对于长方体而言，对角线为最长力臂。第24课时┃归类示例方法锦集第25课时功功率机械效率第25课时┃

功功率机械效率第25课时┃考点聚焦考点聚焦考点1功定义一个______作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段________，就说这个力做了功必要因素①作用在物体上的______；

②物体在力的方向上移动的________不做功的三种情况示意图特点物体水平方向不受力，因惯性而动物体受力，但静止有力有距离，力的方向与距离的方向垂直力

距离力

距离第25课时┃考点聚焦举例踢出去的足球推而未动，搬而未起

人提水桶水平前进，提水桶的力和重力不做功功的计算表述力与物体在力的方向上通过的距离的________公式

W＝________单位

________(符号：J)；1J＝1N·m大小把两个鸡蛋举高1m所做的功大约是1J说明做功的过程实质上是能量转化的过程。计算做功多少时，要注意三个“同一”性：即力与物体移动的距离在方向上必须一致、力与物体移动的距离必须对应于同一物体且同一段时间功的原理内容使用机械时，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________说明

①功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用；

②使用机械省力必须费距离，省距离必定费力，既省力又省距离的机械是不存在的；

③人用理想机械所做的功(Fs)等于直接用手对重物所做的功(Gh)乘积

Fs

焦耳

不省功第25课时┃考点聚焦

考点2功率定义

____________内所做的____物理意义表示做功________的物理量。所以功率大，说明做功________，单位时间内做的功多；功率小，说明做功________，单位时间内做的功少公式

单位

________(符号：____)；换算关系：1kW＝____W，1W＝1J/s备注功率的公式是指平均功率，即在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率；当物体在力F作用下，以速度v匀速运动时，有：W＝Fs，v＝，可得：____单位时间

功快慢快慢瓦特W103

Fv

[点拨]功率表示做功快慢，不表示做功多少；做功多少由功率和时间共同决定。第25课时┃考点聚焦第25课时┃考点聚焦考点3机械效率三种功概念计算方法有用功为了达到目的而必须做的功

W有用＝_________额外功我们不需要但又不得不做的功

W额外＝G动h(适用于滑轮组且不考虑摩擦)总功有用功和额外功______

W总＝___________认识“机械效率”定义有用功和总功的______，用符号____表示公式

______________说明机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总______总功，故机械效率总________意义机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关G物h(或fs)

之和

W有用＋W额外

比值η

小于

小于1

第25课时┃考点聚焦考点4机械效率的测量名称测斜面的机械效率测滑轮组的机械效率原理

η＝________＝________示意图操作沿斜面________拉动物体沿________方向________提升重物工具

____________、__________所测量物重G、物体上升高度h、拉力F、测力计移动的距离s得出结论斜面的机械效率与斜面的________和________有关。斜面越陡、越光滑，机械效率越________

①同一滑轮组，提升重物越多，机械效率越________；

②提升相同重物，滑轮组中动滑轮个数越，机械效率越________，但越省力匀速

竖直匀速

弹簧测力计刻度尺倾斜程度粗糙程度

高高低第25课时┃考点聚焦评估交流倾斜程度一定的斜面，机械效率与物体沿斜面上升的高度无关滑轮组的机械效率与物体上升的高度和绳子移动的距离无关提高机械效率方法①使接触面变________；②________斜面的倾斜角度

①________动滑轮的重；②________摩擦；③________物重公式推导

光滑

增大减小

减小

增加第25课时┃考点聚焦第25课时┃考点聚焦知识纵横简单机械的三种功和机械效率例1

[2012·大理]如图25－2所示的情景中，人对物体做功的是(

)第25课时┃归类示例冀考探究

►类型一功[答案]A[解析]判断人对物体是否做功：一看是否有力作用在物体上，二看物体是否在力的方向上通过距离。B图中“力与距离垂直”不做功；C图中“有力无距离”不做功，D图中“有距离无力”不做功，故选A。本题考查对做功概念的理解，题目典型，难度不大，是中考命题的热点；该类型的习题还会涉及功的简单计算和功的原理。第25课时┃归类示例例2

[2012·无锡]学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动，他们设计了三套方案：①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。其中可行的是(

)A．只有①B．只有①②C．只有②③D．①②③都可以第25课时┃归类示例►类型二功率[答案]D

第25课时┃归类示例例3

[2012·绵阳]在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想：A.斜面越倾斜，斜面机械效率越大；B.斜面越倾斜，斜面机械效率越小；C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。他们用如图25－3所示探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次实验。请回答下列问题：(1)每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该________(选填“相同”或“不相同”)；改变斜面的倾斜程度是指改变______________________(选填“斜面的长度”、“斜面的第25课时┃归类示例►类型三机械效率及测量长度”、“斜面的高度”或“斜面与水平面的夹角”)；实验时应把物体沿着斜面向上缓缓拉动。(2)在以下六个物理量中：被拉物体的重量G；弹簧测力计的拉力F；斜面的长度L；斜面的高度H；物体在斜面上通过的距离s；物体上升的高度h。实验时必须要测量的物理量是______________(只填所测物理量的符号)；用需要测量的物理量符号表示的斜面机械效率的计算式是η＝________。(3)如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该________(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“基本不变”)；如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机第25课时┃归类示例械效率的计算式得到的值逐渐增大，说明实验前的猜想____是正确的。第25课时┃归类示例[答案]

[解析]探究“影响斜面的机械效率的因素”实验采用控制变量法完成。要探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”需控制其他因素不变，改变斜面的倾斜程度，沿斜面缓慢向上匀速拉动物体，记下测力计的示数，根据公式×100%计算出不同倾斜程度时斜面的机械效率，然后分析归纳得出结论。机械效率的探究是中考命题的热点，涉及滑轮组、斜面、杠杆的机械效率的考查，命题较全面，综合考查分析归纳、计算运用的能力。第25课时┃归类示例例4

[2012·东营]以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如图25－4所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10－3m3；井中水面到地面的高度为5m，水的密度是1.0×103kg/m3，不计摩擦及绳和摇柄的质量，g取10N/kg。(1)当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？第25课时┃归类示例►类型四功、功率、机械效率的相关计算(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10－3m3)的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？(3)根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可)第25课时┃归类示例[答案](1)400J

20W

80%

(2)66.7%(3)减小吊桶质量或增大吊桶容积(4)省力，能改变力的方向第25课时┃归类示例第25课时┃归类示例第25课时┃归类示例例5

[2012·成都]如图25－5所示为小刚设计的滑轮组装置。其中滑块A置于表面各处粗糙程度相同的水平面上，动滑轮重G＝10N,重物B的重力GB可改变。下表是小刚在某次使用该装置时记录的一些数据。若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，跨过滑轮的绳或竖直或水平，A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远。求：(1)在4～6s内，水平绳对A的拉力做的功。(2)在2～4s内，重力GB做功的功率。(3)在0～2s和2～4s两段时间内，A受到的摩擦力大小。第25课时┃归类示例[答案](1)74J

(2)25W

(3)15N

18.5N第25课时┃归类示例第25课时┃归类示例加餐(十)功功率机械效率的综合计算加餐（十）┃功功率机械效率的综合计算加餐（十）┃考点聚焦考点聚焦考点1功、功率、机械效率的相关计算1．图解三者关系加餐（十）┃考点聚焦2．三者的公式关系3．功率与速度、牵引力的关系例1

[2011·扬州]某建筑工地用如图J10－2所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处，已知每个滑轮重100N，滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N，求：(1)提升一次砖的最大重力。(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率。(3)若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少做多少额外功。加餐（十）┃考点聚焦[答案](1)900N

(2)90%

(3)2000J加餐（十）┃考点聚焦

变式题如图J10－3所示，是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离。工人在2s时间内，用100N的力，竖直向下压动摇臂50cm，把重1000N的重物匀速抬高4cm，则重物上升的速度是__________m/s，所做的有用功是__________J，千斤顶的机械效率是________，工人做功的功率________。加餐（十）┃考点聚焦[答案]

0.02

40

80%

25W[解析]这种小型千斤顶其实质是一种省力杠杆，用手往下压动摇臂将重物抬高的过程，克服物体重力做的功为有用功，人手压力做的功为总功，二者的比值为机械效率，注意单位要统一。加餐（十）┃考点聚焦机械与浮力相结合的综合计算简单机械与浮力结合命题，解题的关键在于准确定位简单机械所承担的力，分析如下：物体浸入水中，利用简单机械进行“打捞”，将物体匀速向上拉起的过程中，物体受力平衡，机械所承担的力与物体对其的拉力相等，其大小为物体所受重力与浮力之差，即F机械＝G物－F浮。加餐（十）┃考点聚焦考点2

例2

[2012·遂宁]

中华神州打捞公司用如图J10－4所示的滑轮组，打捞沉在长江三峡江底一个方形物体，物体上表面距离水面50m，重力为2400N，体积为0.2m3，打捞时匀速提升该物体。(g取10N/kg，ρ＝1.0×103kg/m3)求：(1)物体沉在江底时，上表面受到水的压强。(2)物体在露出水面之前受到水的浮力。(3)物体在露出水面之前，人的水平拉力F。(设物体在露出水面之前此装置的机械效率为80%)加餐（十）┃考点聚焦[答案](1)5×105Pa

(2)2000N

(3)250N加餐（十）┃考点聚焦加餐（十）┃考点聚焦第26课时动能势能机械能及其转化

第26课时┃动能势能机械能及其转化

第26课时┃考点聚焦考点聚焦1．能的定义物体能够____________，表示这个物体具有能量，简称能。[点拨](1)能量是表示物体做功本领大小的物理量，即能量可以用能够做功的多少来衡量；(2)一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。考点1动能和势能对外做功

第26课时┃考点聚焦2．动能和势能项目动能势能重力势能弹性势能区别,定义物体由于______而具有的能物体由于_______而具有的能量物体由于________形变而具有的能量影响因素大小与物体的____和物体的运动____有关大小与物体的____和被举高的____有关大小与物体的弹性形变程度有关联系动能和势能在一定条件下可以相互转化运动被举高

弹性

质量速度质量高度第26课时┃考点聚焦考点2探究：动能的大小与什么因素有关探究课题动能的大小与什么因素有关探究方法控制变量法、转换法实验装置实验过程

①让体积相同的钢球和木球从同一高度滚下，目的是使两球到达水平面时的________相同，是为了探究动能与物体________的关系；

②让质量相同的两木球从不同高度滚下，是为了探究动能与物体________的关系；

③通过观察________________________来显示物体动能的大小实验结论

①甲、乙说明：动能与质量有关，________相同的物体，质量越大，它的动能______；②乙、丙说明：动能与运动速度有关，________相同的物体，运动速度越大，它的动能______

速度

质量

速度

被撞物体移动距离的长短运动速度越大

质量越大

第26课时┃考点聚焦考点3探究：重力势能的大小与什么因素有关探究课题重力势能的大小与什么因素有关探究方法控制变量法、转换法设计实验

①利用物体落向沙地，比较砸出沙坑的大小；

②利用物体将木桩打入地面，比较深度实验过程

①控制物体质量相等，使物体从不同高度处下落，探究重力势能与物体高度的关系；

②控制物体所处高度相同，改变物体的质量，探究重力势能与物体质量的关系得出结论

①物体的重力势能与物体的______和______有关，物体质量相等，高度越高，重力势能______；

②物体所处高度相同，质量越大，重力势能________质量高度越大

越大

第26课时┃考点聚焦考点4机械能及其转化概念动能和势能统称为________，机械能是最常见的一种形式的能量单位焦耳(符号：J)巧析机械能转化过程

动能与重力势能的转化：动能→重力势能：速度________，高度增大；重力势能→动能：速度增大，高度________动能与弹性势能的转化：动能→弹性势能：速度减小，形变________；弹性势能→动能：速度________，形变减小机械能守恒定律：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持________机械能

减小减小增大

增大

不变第26课时┃考点聚焦常见能量转化举例滚摆上升：________能转化成________能；下降：________能转化为________能单摆左→中间：________能转化为________能；中间→右：________能转化为________能人造地球卫星

近地点→远地点：____能转化为________能；远地点→近地点：________能转化为____能近地点时____能最大，远地点时________能最大动

重力势

重力势

动

动

重力势

动

重力势

动

重力势

重力势

动

动

重力势

第26课时┃考点聚焦[点拨]题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，则表示没有能量损失——机械能守恒；如果有“在斜面上匀速下滑”，则表示有能量损失——机械能不守恒。第26课时┃归类示例例1

[2012·滨州]小红猜想动能的大小可能与物体的质量m和运动速度v有关，于是设计了如图26－1甲、乙所示的实验，探究动能的大小与物体的质量m和运动速度v的关系。冀考探究

►类型一动能第26课时┃归类示例在甲、乙两组实验中：(1)甲图中让不同质量的两个小球从斜面的同一高度自由滚下，目的是使两球到达水平面时具有相同的________。(2)选用甲图探究的是动能与________的关系，比较分析实验现象，得出的结论是：_____________________________。(3)选用乙图探究的是动能与________的关系，比较分析实验现象，得出的结论是：______________________。[答案](1)速度(2)质量运动速度一定时，物体的质量越大，动能越大(3)速度物体的质量一定时，运动速度越大，动能越大第26课时┃归类示例[解析]物体动能的大小与物体的速度和质量有关，采用控制变量的方法完成实验。实验中通过观察木块被推动距离的长短来显示小球动能的大小。第26课时┃归类示例例2

[2012·呼和浩特]九年级物理教材中给出了一些物体的动能，如下表所示：请你根据表中的数据和所学的相关物理知识推断：(1)在质量和速度这两个物理量中，对动能影响较大的是________(选填“质量”或“速度”)。(2)物体的动能(E)与物体的质量(m)、运动速度(v)的定量关系，你认为正确的是下面的哪一个(

)A．E＝mv

B．E＝C．E＝行走的牛约60J跑百米的运动员约3×103J飞行的步枪子弹约5×103J[答案](1)速度(2)C第26课时┃