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1、第第9 9章功和機(jī)械能章功和機(jī)械能 簡單機(jī)械簡單機(jī)械知識(shí)要點(diǎn)梳理定義定義在力的作用下繞著固定點(diǎn)在力的作用下繞著固定點(diǎn)O O轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿五要素支點(diǎn)如圖所示，杠桿繞著_，用字母_表示動(dòng)力如圖所示，使杠桿_的力，用字母_表示阻力如圖所示，_杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母_來表示動(dòng)力臂如圖所示，從支點(diǎn)到_的_，用字母l1表示 轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)一、杠桿五要素和平衡條件一、杠桿五要素和平衡條件1杠桿的五要素和平衡條件杠桿的五要素和平衡條件O 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) F1 阻礙阻礙 F2 動(dòng)力作用線動(dòng)力作用線 距離距離阻力臂阻力臂如圖所示如圖所示，從支點(diǎn)到從支點(diǎn)到_的的_，用字母用字母l l2 2表示表示探
2、究杠探究杠桿平衡桿平衡條件條件探究探究過程過程實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡使杠桿在水平位置平衡，目的是消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響目的是消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，實(shí)驗(yàn)中使杠桿在實(shí)驗(yàn)中使杠桿在水平位置平衡水平位置平衡，目的是方便從杠桿上直接讀出力臂目的是方便從杠桿上直接讀出力臂結(jié)論結(jié)論動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力臂動(dòng)力臂阻力阻力阻力臂阻力臂 阻力作用線阻力作用線 距離距離F F1 1l l1 1 F F2 2l l2 2說明說明為了消除實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤的結(jié)論：動(dòng)力為了消除實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤的結(jié)論：動(dòng)力支點(diǎn)支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離阻力到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離阻力支點(diǎn)到阻力支點(diǎn)到阻力
3、作用點(diǎn)的距離作用點(diǎn)的距離，可用彈簧測力計(jì)代替一側(cè)可用彈簧測力計(jì)代替一側(cè)鉤碼斜拉杠桿鉤碼斜拉杠桿提示畫力臂：(1)先在杠桿示意圖上確定出支點(diǎn)；(2)畫出動(dòng)力作用線和阻力作用線；(3)最后從支點(diǎn)向力的作用線引垂線。2 2杠桿的分類杠桿的分類力臂關(guān)系力的關(guān)系距離關(guān)系實(shí)例省力杠桿l1 _ l2F1 _F2省力，_距離羊角錘、起子、撬棒等費(fèi)力杠桿l1 _l2F1_F2_，省距離釣魚竿、起重機(jī)的吊臂、鑷子等等臂杠桿l1 _l2F1 _F2不省力，不費(fèi)力天平、定滑輪等_費(fèi)費(fèi)力提示省力杠桿必然費(fèi)距離，省距離杠桿必費(fèi)力，既省力又省距離的杠桿是不存在的。比較分類定滑輪動(dòng)滑輪滑輪組示意圖定義中間的軸_的滑輪和重物一
4、起_的滑輪定滑輪、動(dòng)滑輪組合成滑輪組實(shí)質(zhì)_杠桿動(dòng)力臂為阻力臂_倍的杠桿特點(diǎn)不能_但是能改變_能省_的力，但不能改變_在不考慮繩子重及滑輪重和摩擦力的情況下，F(xiàn)_距離的關(guān)系_二、滑輪二、滑輪固定不動(dòng)固定不動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)等臂等臂2省力省力動(dòng)力的方向動(dòng)力的方向一半一半動(dòng)力的方向動(dòng)力的方向Gs=hs=2hs=nh提示判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾。如圖甲、乙所示。 斜面輪軸示意圖定義一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面由_和_組成，能繞共同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的_叫做輪軸；半徑較大的是輪，半徑較小的是軸三、斜面與輪軸三、斜面與輪軸輪輪軸軸簡
5、單機(jī)械斜面輪軸特點(diǎn)省力機(jī)械能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的_，支點(diǎn)就在_，輪軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪與軸有相同的_應(yīng)用螺旋、樓梯、盤山公路等方向盤、水龍頭、扳手提示輪軸是否是省力機(jī)械，主要取決于提示輪軸是否是省力機(jī)械，主要取決于動(dòng)力作用在輪還是軸。動(dòng)力作用在輪還是軸。杠桿杠桿軸線軸線轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速兩個(gè)必要因素一是作用在物體上的_；二是物體在_上通過的距離三種不做功的情況不勞無功物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過了一段距離。例如踢出去在空中運(yùn)動(dòng)的足球不動(dòng)無功物體受到力的作用，但保持靜止?fàn)顟B(tài)，即沒有移動(dòng)距離。例如“推而不動(dòng)”“搬而未起”勞而無功物體受到力的作用，也移動(dòng)了一段距離，但移動(dòng)距離方向與力的方向垂直。例如手提物體沿水平方
6、向移動(dòng)功的計(jì)算文字式功等于_與_的乘積表達(dá)式_單位_，符號(hào)為_，1 J1 Nm四、功、功率四、功、功率 1 1功功力力力的方向力的方向力力 物體在力的方向上移動(dòng)的距離物體在力的方向上移動(dòng)的距離W=Fs焦耳焦耳J提示在利用功的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，力與 物體移動(dòng)的距離在方向上必須一致。2 2功率功率定義在物理學(xué)中，把_與_之比叫做功率意義表示物體_的物理量公式P_單位基本單位是_，符號(hào)是_；工程技術(shù)上還常用_，符號(hào)是_。單位的換算關(guān)系：1 kW_W，1 W1 J/s提示功率表示做功的快慢，功表示做功的多少。一個(gè)力提示功率表示做功的快慢，功表示做功的多少。一個(gè)力做功的多少由功率和時(shí)間兩個(gè)因素決定，功
7、率大的做功不一做功的多少由功率和時(shí)間兩個(gè)因素決定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大。在分析功和功率的關(guān)系時(shí)，定多，做功多的功率也不一定大。在分析功和功率的關(guān)系時(shí)，必須考慮時(shí)間因素必須考慮時(shí)間因素。功功做功所用的時(shí)間做功所用的時(shí)間做功快慢做功快慢W/tW千瓦千瓦kW103瓦特瓦特三種功有用功我們需要的、必須要做的功，叫做有用功，用 W有表示額外功我們?cè)谧鲇杏霉Φ耐瑫r(shí)，我們還不得不做的功叫做額外功，用W額表示總功有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示。用公式表示為_機(jī)械效率定義物理學(xué)中，將_跟_的比值叫做機(jī)械效率，用_表示五、機(jī)械效率五、機(jī)械效率 W總總=W有有+W額額
8、有用功有用功總功總功表達(dá)式_說明機(jī)械效率是一個(gè)比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，由于有用功總_總功，故機(jī)械效率總_ 機(jī)械效率的高低與使用機(jī)械是省力還是費(fèi)力_測量滑輪組的機(jī)械效率原理_ _過程W W有有/W/W總總小于小于小于小于1 1無關(guān)無關(guān)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)使鉤碼升高，測出鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離s結(jié)論同一滑輪組，提升重物越重，機(jī)械效率越_；提升相同重物，滑輪組越多，機(jī)械效率越_，但越_力提高機(jī)械效率的方法_動(dòng)滑輪的重；加潤滑油，減小_；_物重高高低低省省減小減小摩擦摩擦增加增加能量定義物體能夠_，我們就說這個(gè)物體具有_，簡稱_單位能量的單位是_，符號(hào)是_功
9、與能量關(guān)系一個(gè)物體能夠做的功越多，表示這個(gè)物體的能量越大動(dòng)能定義物體由于_而具有的能，叫做動(dòng)能探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)六、動(dòng)能、勢能六、動(dòng)能、勢能做功做功 能量能量能能焦耳J運(yùn)動(dòng)探究方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法，即物體動(dòng)能的大小通過觀察_來判斷實(shí)驗(yàn)過程：讓同一鋼球從不同的高度滾下，探究物體動(dòng)能與其高度的關(guān)系；讓質(zhì)量不同的鋼球從同一高度滾下，目的是_，探究物體動(dòng)能和其質(zhì)量的關(guān)系結(jié)論：質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能越大重力勢能定義物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能影響因素物體的_越大，_越高，它具有的重力勢能就_木塊被推動(dòng)的距離木塊被推動(dòng)的
10、距離 使兩球到達(dá)水平面時(shí)的速度相同使兩球到達(dá)水平面時(shí)的速度相同 質(zhì)量質(zhì)量 被舉得被舉得 越大越大 比較方法相同質(zhì)量時(shí)比較_；舉起相同高度時(shí)比較_彈性勢能定義物體由于_而具有的能，叫做彈性勢能影響因素物體的_越大，它具有的彈性勢能_提示一般而言，規(guī)定物體在“水平地面”上的重力勢能為零。物體質(zhì)量物體質(zhì)量發(fā)生彈性形變發(fā)生彈性形變 彈性形變彈性形變?cè)酱笤酱?舉起的高度舉起的高度機(jī)械能定義 _、_和_ 統(tǒng)稱為機(jī)械能單位_，符號(hào)_機(jī)械能轉(zhuǎn)化動(dòng)能與重力勢能之間相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能與彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的規(guī)律是減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量七、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化七、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化動(dòng)能動(dòng)能 彈性勢能彈性勢能重力勢能重力勢能
11、焦耳J提示題中如果有提示題中如果有“在斜面上勻速下在斜面上勻速下滑滑”，表示有能量損失，機(jī)械能不守恒。，表示有能量損失，機(jī)械能不守恒。人造地球衛(wèi)星能量轉(zhuǎn)化近地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)：_能轉(zhuǎn)化為_能遠(yuǎn)地點(diǎn)近地點(diǎn)：_能轉(zhuǎn)化為_能機(jī)械能守恒如果只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和保持_動(dòng)動(dòng)重力勢重力勢重力勢重力勢動(dòng)動(dòng)不變不變考點(diǎn)考點(diǎn)專項(xiàng)專項(xiàng). .突破突破1)斜面是一種簡單機(jī)械，生活中經(jīng)常用到它，工人師傅小波和小新分別用如圖所示的甲、乙兩種方法，將同樣的物體搬上車，下列說法正確的是( )A甲方法不可以省力，但能省功B甲方法可以省力，也能省功C乙方法可以省力，但不能省功D乙方法可以省力，也能省功考點(diǎn)一功考點(diǎn)一功C解
12、析使用斜面可以省力，但使用任何機(jī)械都不省功。答案C考點(diǎn)梳理 1功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。2功的計(jì)算：功(W)等于力(F)跟物體在力的方向上通過的距離(s)的乘積。(功力距離)3功的公式：WFs；單位：WJ；FN；sm。(1 J1 Nm)。4功的原理：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都等于不用機(jī)械而直接用手所做的功，也就是說使用任何機(jī)械都不省功。5斜面：FLGh。斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之一。(螺絲、盤山公路也是斜面)例 2)王小虎同學(xué)聽到上課鈴響了，他一口氣從一樓跑到三樓，所用時(shí)間為10 s。那么他上樓過程中，克服自己重力做功的功率最接近
13、下面哪個(gè)值( )A3 W B30 W C300 W D3 000 W考點(diǎn)二功率考點(diǎn)二功率C C解析實(shí)驗(yàn)過程中涉及對(duì)樓層高度和體重的估測。估測功率首先要熟悉功率跟哪些因素有關(guān)，根據(jù)公式P 可知，要求功率就必須知道做的功W和所用時(shí)間t，時(shí)間已知為10 s，先估算出王小虎的質(zhì)量約為50 kg，體重約為500 N，再估算一樓到三樓的高度約為6 m，由P 得出功率約為300 W，或估算出上樓速度v 0.6 m/s，由PFvGv，得出功率也最接近幾百瓦。解題時(shí)要注意一樓到三樓的高度只有兩個(gè)樓層高。答案C1功率(P)：單位時(shí)間(t)里完成的功(W)，叫功率。2. 計(jì)算公式：PW/t。單位：P瓦特；W焦；t秒
14、。(1瓦1焦/秒，1千瓦1 000瓦)考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理 例 3)司機(jī)開車上坡前，往往加大油門，以提高車速，這是為了增大汽車的_動(dòng)_能。清潔車能通過吸塵器將路面上的垃圾吸入車內(nèi)容器中，清潔車沿街道勻速行駛，在清掃垃圾過程中，車的動(dòng)能將_(選填“變大”“變小”或“不變”)。考點(diǎn)三動(dòng)能與勢能考點(diǎn)三動(dòng)能與勢能變大變大解析質(zhì)量一定時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大；速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。【易錯(cuò)提示】第二空，很多同學(xué)看見勻速就誤以為動(dòng)能不變。殊不知，動(dòng)能還與質(zhì)量有關(guān)，在清掃垃圾的過程中，清潔車所裝垃圾越來越多，質(zhì)量越來越大，因此動(dòng)能也隨之增大。答案動(dòng)；變大1動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱機(jī)械能，或機(jī)械能包括動(dòng)能和勢能，勢能
15、有重力勢能和彈性勢能。2物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，影響動(dòng)能大小的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，靜止的物體動(dòng)能為零，勻速運(yùn)動(dòng)的物體(不論勻速上升、勻速下降、勻速前進(jìn)、勻速后退，只要是勻速)動(dòng)能不變，加速運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能增大，減速運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能減小，物體是否具有動(dòng)能的標(biāo)志：它是否運(yùn)動(dòng)。3物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，影響重力勢能大小的因素是物體的質(zhì)量和被舉起的高度，水平地面上的物體重力勢能為零。位置升高的物體(不論勻速降低，還是加速升高低，或減速升高，只要是升高)重力勢能在增大，位置降低的物體(不論勻速降低，還是加速降低，或減速降低，只要是降低)重力勢能在減小
16、，高度不變的物體重力勢能不變。物體具有重力勢能的標(biāo)志：相對(duì)水平地面，物體是否被舉高。4物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能，影響彈性勢能大小的因素是彈性形變的大小(對(duì)同一個(gè)彈性體而言)，對(duì)同一彈簧或同一橡皮來講(在一定彈性范圍內(nèi))，形變?cè)酱?，彈性勢能越大。物體是否具有彈性勢能的標(biāo)志：是否發(fā)生彈性形變。考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理 例 4)海南瓊海萬泉鎮(zhèn)夏坡村民放飛了一只直徑達(dá)30多米的巨型天燈，如圖所示。這相當(dāng)于許多孔明燈捆綁在一起集體上天。該天燈加速向上飛行時(shí)，浮力_(選填“大于” “小于” 或“等于”)重力，機(jī)械能_選填“增大” “減小” 或“不變”)?？键c(diǎn)四動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化考點(diǎn)四動(dòng)能與勢能的
17、相互轉(zhuǎn)化大于大于解析加速升空，說明受到向上的力大于向下的力，即浮力大于重力；又因?yàn)樗俣扰c被舉高度均增大，故而動(dòng)能與重力勢能均增大，機(jī)械能增大。答案大于；增大增大增大1. 動(dòng)能和勢能之間是可以互相轉(zhuǎn)化的。2自然界中可供人類大量利用的機(jī)械能有風(fēng)能和水能。考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理 例 5 5)如圖是一款帶有放大鏡的指甲刀。拇指按壓的杠杠是_杠桿，人的指甲對(duì)上刀刃的阻力方向是_選填“向上”或“向下”)的。考點(diǎn)五杠桿考點(diǎn)五杠桿省力省力解析拇指按壓的杠杠中，動(dòng)力臂比阻力臂長，是省力杠杠；上刀刃對(duì)人的指甲的壓力方向是向下的，人的指甲對(duì)上刀刃的阻力方向是向上的，它們是一對(duì)相互作用力。答案省力；向上向上向上1杠桿：在力
18、的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就叫杠桿。2杠桿的五要素：(1)支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)(O)(2)動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力(F1)(3)阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力(F2)(4)動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力的作用線的距離(l1)。(5)阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離(l2)3杠桿平衡的條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂，或?qū)懽鳎篎1l1F2l2 。這個(gè)平衡條件也就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。4三種杠桿：(1)省力杠桿：l1l2，平衡時(shí)F1F2。特點(diǎn)是省力，但費(fèi)距離。(如剪鐵剪刀，鍘刀，起子)(2)費(fèi)力杠桿：l1F2。特點(diǎn)是費(fèi)力，但省距離。(如釣魚杠，理發(fā)剪刀等)(3)等臂杠桿：l1l2，平衡時(shí)F1F2。特點(diǎn)是既不省力，也
19、不費(fèi)力。(如：天平)考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理 例 6)某小組同學(xué)研究動(dòng)滑輪的使用特點(diǎn)，他們先用彈簧測力計(jì)緩慢提起鉤碼，如圖(a)所示，再分別用重力不同的動(dòng)滑輪甲、乙、丙(G甲G乙G丙)緩慢提起相同鉤碼，如圖(b)、(c)、(d)所示。請(qǐng)仔細(xì)觀察圖中的操作和彈簧測力計(jì)的示數(shù)，然后歸納得出結(jié)論。(1)比較圖(a)與(b)或(a)與(c)，或(a)與(d)兩圖可得：_；(2)比較圖(b)與(c)與(d)三圖可得_?？键c(diǎn)六滑輪與滑輪組考點(diǎn)六滑輪與滑輪組使用動(dòng)滑輪可以省力，但不可以改變動(dòng)力的方向使用動(dòng)滑輪可以省力，但不可以改變動(dòng)力的方向答案(1)使用動(dòng)滑輪可以省力，但是不可以改變動(dòng)力的方向；(2)使用動(dòng)滑輪緩慢
20、提升相同的重物時(shí)，所用動(dòng)滑輪的重力越小，所用的拉力越小。使用動(dòng)滑輪緩慢提升相同的重物時(shí)，所用動(dòng)油輪的重力越小，使用動(dòng)滑輪緩慢提升相同的重物時(shí)，所用動(dòng)油輪的重力越小，所用的拉力越小所用的拉力越小1定滑輪特點(diǎn)：不省力，但能改變動(dòng)力的方向。(實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿)2動(dòng)滑輪特點(diǎn)：省一半力，但不能改變動(dòng)力方向，要費(fèi)距離。(實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿)3滑輪組：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一?？键c(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理 例 7 7)如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105 N的物體勻速提起，在5 s時(shí)間內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離為s3 m。圖乙是滑輪組工作時(shí)的拉力F與繩自由端移動(dòng)距離s的關(guān)系圖。(1)計(jì)算物體上升的速度。(2)圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是_，并列式計(jì)算出該物理量。(3)計(jì)算滑輪組提升該重物時(shí)的機(jī)械效率?？键c(diǎn)七機(jī)械效率考點(diǎn)七機(jī)械效率功功考點(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理
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