1、第九章机 械 和 功知识点知识点1 1简单机械简单机械课标要求课标要求知道简单机械。通过实验知道简单机械。通过实验,探究并了解探究并了解杠杆的平衡条件和滑轮工作特点。杠杆的平衡条件和滑轮工作特点。杠杆杠杆:(1)(1)概念概念:在力的作用下在力的作用下_的一根硬棒。的一根硬棒。(2)(2)五要素五要素(如图所示如图所示)绕固定点转动绕固定点转动支点支点:杠杆可以绕其杠杆可以绕其_的点的点,如如O O点。点。动力动力:驱使杠杆驱使杠杆_的力的力,如如F F1 1。阻力阻力:_:_杠杆转动的力杠杆转动的力,如如F F2 2。动力臂动力臂:从支点从支点O O到动力到动力_的距离的距离,如如L L1
2、1。阻力臂阻力臂:从支点从支点O O到阻力到阻力_的距离的距离,如如L L2 2。(3)(3)杠杆平衡条件杠杆平衡条件:_:_。转动转动转动转动阻碍阻碍作用线作用线作用线作用线F F1 1L L1 1=F=F2 2L L2 2(4)(4)杠杆分类杠杆分类三种杠杆三种杠杆:物理量物理量杠杆杠杆力臂力臂力力特点特点应用应用举例举例省力杠杆省力杠杆L L1 1_L_L2 2F F1 1_F_F2 2省力费距离省力费距离撬棒撬棒费力杠杆费力杠杆L L1 1_L_L2 2F F1 1_F_F2 2_船桨船桨等臂杠杆等臂杠杆L L1 1_L_L2 2F F1 1_F_F2 2不省力也不费力不省力也不费力_
3、 费力省距离费力省距离=天平天平(5)(5)定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较:定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组图图示示定定义义轴固定不轴固定不动的滑轮动的滑轮轴随物体一轴随物体一起运动的滑轮起运动的滑轮由定滑轮和动滑轮由定滑轮和动滑轮组合在一起的机械组合在一起的机械实质实质等臂等臂杠杆杠杆动力臂为阻力动力臂为阻力臂臂2 2倍的杠杆倍的杠杆定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组特特点点动力大小动力大小F=GF=GF=F=G GF=F=G G动力方向动力方向_有可能改变有可能改变,有可能不改变有可能不改变绳端移绳端移动的距离动的距离s=hs=hs=_s=_s=_(ns=_
4、(n为承担物为承担物重的绳子段数重的绳子段数)121n改变改变不改变不改变2h2hnhnh知识点知识点2 2功、功率和机械效率功、功率和机械效率课标要求课标要求知道功和功率的意义知道功和功率的意义,知道机械效率。了知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。解提高机械效率的途径和意义。1.1.功功:(1)(1)定义定义:作用在物体上的作用在物体上的_与物体沿力的方向通过的与物体沿力的方向通过的_的乘积。的乘积。(2)(2)做功的两个必要因素做功的两个必要因素作用在物体上的作用在物体上的_。物体在力的方向上通过的物体在力的方向上通过的_。(3)(3)计算公式计算公式:W=_:W=_。(4)(4)
5、单位单位:_,:_,符号为符号为J,1J=1NmJ,1J=1Nm。(5)(5)使用任何机械使用任何机械_。力力距离距离力力(F)(F)距离距离(s)(s)FsFs焦耳焦耳都不能省功都不能省功2.2.功率功率:(1)(1)物理意义物理意义:表示表示_。(2)(2)定义定义:_:_与完成这些功所用的与完成这些功所用的_之比。之比。(3)(3)公式公式:_:_。(4)(4)常用单位及换算常用单位及换算:1kW=_W,1MW=_W:1kW=_W,1MW=_W。做功的快慢做功的快慢时间时间做功做功10103 310106 6WPt3.3.机械效率机械效率:(1)(1)有用功有用功:_:_的功的功,用用W
6、 W有用有用表示。如图甲提起钩表示。如图甲提起钩码做的功。码做的功。(2)(2)额外功额外功:由于额外负担和克服由于额外负担和克服_不得不做的功不得不做的功,用用W W额外额外表示。如图乙克服动滑轮重力及摩擦力、绳重等因素而多做表示。如图乙克服动滑轮重力及摩擦力、绳重等因素而多做的一些功。的一些功。对人们有用对人们有用摩擦摩擦(3)(3)总功总功:_:_的总和的总和,即即W W总总=_=_。如图。如图乙拉力所做的功。乙拉力所做的功。(4)(4)机械效率机械效率定义定义:_:_的比值。的比值。公式公式:_:_。特点特点:总是总是_1_1。提高机械效率的方法提高机械效率的方法:a.a.改进结构改进
7、结构,使它更合理、更轻巧。使它更合理、更轻巧。b.b.同一机械同一机械,增大载重。增大载重。c.c.经常保养经常保养,使机械处于良好的状态。使机械处于良好的状态。有用功与额外功有用功与额外功W W有用有用+W+W额外额外有用功跟总功有用功跟总功小于小于WW有用总(1)(1)从图中可以看出动滑轮实质是一个杠杆从图中可以看出动滑轮实质是一个杠杆,支点是支点是点点,动力臂是动力臂是,阻力臂是阻力臂是,所以它是一个所以它是一个(选选填填“省力省力”“”“费力费力”或或“等臂等臂”)杠杆。杠杆。(2)(2)由动滑轮的实质可知由动滑轮的实质可知,使用动滑轮可以使用动滑轮可以,但不能改但不能改变力的变力的。
8、(3)(3)若物体在拉力作用下上升若物体在拉力作用下上升0.5m,0.5m,拉力拉力F F上升上升m;m;若物若物体重体重6N,6N,动滑轮重动滑轮重2N,2N,则拉力则拉力F F等于等于N,N,做的有用功是做的有用功是_J,_J,总功是总功是J,J,机械效率为机械效率为。(不计各种不计各种摩擦和绳重摩擦和绳重)参考答案参考答案:(1)O L(1)O L1 1 L L2 2 省力省力 (2)(2)省力省力 方向方向(3)1 4 3 4 75%(3)1 4 3 4 75%高频考点高频考点1 1杠杆及其应用杠杆及其应用中考题眼中考题眼杠杆的平衡条件力臂的画法杠杆的平衡条件力臂的画法1.1.杠杆示意
9、图的画法杠杆示意图的画法:2.2.杠杆平衡条件及应用杠杆平衡条件及应用:平衡条件的应用平衡条件的应用,一般遵循以下流程一般遵循以下流程:3.3.杠杆最省力的作图方法杠杆最省力的作图方法:(1)(1)动力作用点要选在杆的最远端动力作用点要选在杆的最远端(指距支点最远指距支点最远)。(2)(2)连接动力作用点与支点连接动力作用点与支点(用虚线用虚线)。(3)(3)以动力作用点为垂足以动力作用点为垂足,沿动力方向作动力作用点与支点连线沿动力方向作动力作用点与支点连线的垂线。的垂线。(4)(4)根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定动力的方向。根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定动力的方向。4.
10、4.杠杆的分类杠杆的分类:我们可以根据以下两种方法来对杠杆进行分类我们可以根据以下两种方法来对杠杆进行分类:(1)(1)根据力臂大小关系根据力臂大小关系:对于较为复杂的杠杆对于较为复杂的杠杆,最好在图上找到最好在图上找到支点、动力、阻力支点、动力、阻力,然后画出动力臂和阻力臂进行比较。然后画出动力臂和阻力臂进行比较。(2)(2)根据杠杆在生活中的实际应用情况根据杠杆在生活中的实际应用情况:在生活中使用杠杆的目在生活中使用杠杆的目的是不同的的是不同的,为了省力为了省力,则该杠杆是省力杠杆则该杠杆是省力杠杆;为了省距离为了省距离,则该则该杠杆是费力杠杆杠杆是费力杠杆;既不省力又不费力的是等臂杠杆。
11、既不省力又不费力的是等臂杠杆。【易错警示易错警示】(1)(1)杠杆可以是直的杠杆可以是直的,也可以是弯曲的。也可以是弯曲的。(2)(2)动力和阻力都是杠杆自身受到的力动力和阻力都是杠杆自身受到的力,而不是杠杆对其他物而不是杠杆对其他物体的作用力。体的作用力。(3)(3)要注意力臂是从支点到力的作用线的距离要注意力臂是从支点到力的作用线的距离,而不是从支点而不是从支点到力的作用点的距离。到力的作用点的距离。(4)(4)既省力又省距离的杠杆是不存在的。既省力又省距离的杠杆是不存在的。【典例典例1 1】(2013(2013丽水中考丽水中考)如图是农村曾用的舂米工具的如图是农村曾用的舂米工具的结构示意
12、图。杆结构示意图。杆ABAB可绕可绕O O点转动点转动,杆右端均匀柱形物体的长杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的度与杆右侧的OBOB相等相等,杆杆ABAB的重力不计的重力不计,柱形物体较重。柱形物体较重。(1)(1)制作舂米工具时制作舂米工具时,为了使作用在为了使作用在A A点的力点的力F F更小更小,在其他条在其他条件相同时件相同时,只改变支点只改变支点O O的位置的位置,应将应将O O点更靠近点更靠近端。端。(2)(2)若作用在若作用在A A点的动力点的动力F F方向始终与杆垂直方向始终与杆垂直,则杆从水平位则杆从水平位置缓慢转动置缓慢转动4545角的过程中角的过程中,动力动力F F大小的
13、变化是大小的变化是。【思路导引思路导引】解答本题注意以下关键点解答本题注意以下关键点:【精讲精析精讲精析】本题考查的是杠杆的平衡条件的应用本题考查的是杠杆的平衡条件的应用:(1):(1)在阻力在阻力不变的情况下不变的情况下,要想省力就要增大动力臂或减小阻力臂要想省力就要增大动力臂或减小阻力臂,所以要所以要把把O O点更靠近右端或点更靠近右端或B B端。端。(2)(2)首先找到柱形物体的重心首先找到柱形物体的重心,此时的力臂是此时的力臂是OB,OB,当柱形物体逐当柱形物体逐渐往上移时渐往上移时,柱形物体的力臂在变小。阻力和动力臂都不变柱形物体的力臂在变小。阻力和动力臂都不变,所所以动力变小。以动
14、力变小。答案答案:(1)B(1)B(或右或右)(2)(2)变小变小【方法归纳方法归纳】求解最小动力的方法求解最小动力的方法(1)(1)动力作用点要选在杠杆上距支点最远处动力作用点要选在杠杆上距支点最远处;(2)(2)连接动力作用点和支点连接动力作用点和支点(用虚线用虚线););(3)(3)以动力作用点为垂足以动力作用点为垂足,作动力作用点与支点连线的垂线作动力作用点与支点连线的垂线,则则此垂线即为动力作用线此垂线即为动力作用线;(4)(4)根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反,确定动力的方向。确定动力的方向。【变式训练变式训练】(2012(2012苏州中考苏州中
15、考)画出杠杆画出杠杆ABAB在图示位置静止在图示位置静止时作用在时作用在A A端点的最小力端点的最小力F F的方向及其力臂的方向及其力臂L L。【解析解析】本题考查杠杆平衡条件的应用及力臂的画法。根据本题考查杠杆平衡条件的应用及力臂的画法。根据杠杆平衡的条件杠杆平衡的条件,若要使力若要使力F F最小最小,则应使其力臂最长则应使其力臂最长;当力当力F F的作用点为的作用点为A,A,并且与并且与AOBAOB垂直时其力臂最长垂直时其力臂最长;力力F F与重物与重物G G的作的作用力使杠杆转动的方向相反用力使杠杆转动的方向相反,由此确定力由此确定力F F的方向。的方向。答案答案:如图所示如图所示(20
16、12(2012凉山中考凉山中考)在图中在图中,O,O为支点为支点,画出使杠杆保持平衡的画出使杠杆保持平衡的最小力最小力F(F(保留作图痕迹保留作图痕迹)。【解析解析】本题考查杠杆平衡条件的应用。动力臂越长越省本题考查杠杆平衡条件的应用。动力臂越长越省力力,故连接故连接OA,OA,过过A A点作垂直于点作垂直于OAOA斜向下的力斜向下的力,即为最小的力。即为最小的力。答案答案:如图所示如图所示:高频考点高频考点2 2滑轮及滑轮组滑轮及滑轮组中考题眼中考题眼定滑轮和动滑轮的特点计算加在绳定滑轮和动滑轮的特点计算加在绳自由端的拉力大小滑轮组绳子的绕法自由端的拉力大小滑轮组绳子的绕法1.1.定滑轮和动
17、滑轮定滑轮和动滑轮:(1)(1)判断判断:提升重物时提升重物时,转轴固定不动的是定滑轮转轴固定不动的是定滑轮,转轴随重物一起转轴随重物一起移动的是动滑轮。移动的是动滑轮。(2)(2)实质及特点实质及特点:定滑轮实质上是一个等臂杠杆定滑轮实质上是一个等臂杠杆,不能省力不能省力,但可以改变力的方向但可以改变力的方向;动滑轮实质上是一个动力臂等于阻力臂动滑轮实质上是一个动力臂等于阻力臂2 2倍的杠杆倍的杠杆,可以省一半可以省一半力力,但不能改变动力的方向。但不能改变动力的方向。2.2.滑轮组滑轮组:(1)(1)特点特点:既省力又能改变力的方向。当自由端连接在定滑轮既省力又能改变力的方向。当自由端连接
18、在定滑轮上上,可以改变力的方向。当自由端连接在动滑轮上时可以改变力的方向。当自由端连接在动滑轮上时,不可以不可以改变力的方向。改变力的方向。(2)(2)绳子股数的判断方法绳子股数的判断方法:在滑轮组中在滑轮组中,承担重物的绳子段数承担重物的绳子段数n,n,就是吊着动滑轮的那几段绳子就是吊着动滑轮的那几段绳子,包括从动滑轮上引出的和拴包括从动滑轮上引出的和拴在动滑轮上的绳子在动滑轮上的绳子;而绕过定滑轮的绳子而绕过定滑轮的绳子,只起到改变力的方只起到改变力的方向的作用。向的作用。(3)(3)省力的判断方法省力的判断方法:在不考虑各种摩擦及绳重时在不考虑各种摩擦及绳重时,滑轮组有几滑轮组有几段绳子
19、承担物体段绳子承担物体,则提起物体所用的力就是物重的几分之一则提起物体所用的力就是物重的几分之一,即即F=G(G=GF=G(G=G物物+G+G动动)。1n【易错警示易错警示】(1)(1)确定好绳子的固定端后确定好绳子的固定端后,要按照从内到外的要按照从内到外的顺序绕。顺序绕。(2)(2)用笔画线表示绳子时用笔画线表示绳子时,注意所画的线要直注意所画的线要直,并且要与滑轮并且要与滑轮的边缘相切。的边缘相切。(3)(3)若要求最省力若要求最省力,则承担物重的绳子段数应最多。则承担物重的绳子段数应最多。【典例典例2 2】(2013(2013盐城中考盐城中考)在物理综合实践活动中在物理综合实践活动中,
20、小华设小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒计了如图所示的机械模型。推动硬棒CDCD或或EF,EF,使它们在水平使它们在水平面内绕轴面内绕轴O O转动转动,即可将绳逐渐绕到轴即可将绳逐渐绕到轴O O上上,提升重物提升重物G,G,硬棒硬棒CDCD是是杠杆杠杆,滑轮滑轮B B(选填选填“能能”或或“不能不能”)改变力的大小。在重物上升的过程中改变力的大小。在重物上升的过程中,轴轴O O上增加的绳长上增加的绳长重物上升的高度。重物上升的高度。【思路导引思路导引】解答本题时按照以下思路分析解答本题时按照以下思路分析:(1)(1)(2)(2)【精讲精析精讲精析】本题考查轮轴、定滑轮的相关知识。硬棒本题考
21、查轮轴、定滑轮的相关知识。硬棒CDCD在在绕轴绕轴O O转动过程中转动过程中,可看作是轮轴可看作是轮轴,动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂,是省力是省力杠杆杠杆;滑轮滑轮B B在使用过程中在使用过程中,不随重物一起移动不随重物一起移动,是定滑轮是定滑轮,不不省力省力,只改变力的方向只改变力的方向,故不能改变力的大小故不能改变力的大小;由于重物由于重物G G是通是通过两个定滑轮连在轴过两个定滑轮连在轴O O上的上的,所以轴所以轴O O上增加的绳长等于重物上增加的绳长等于重物上升的高度。上升的高度。答案答案:省力省力 不能不能 等于等于【方法归纳方法归纳】绕制滑轮组时绕制滑轮组时,若要求若要求F=G
22、,F=G,这时如果这时如果n n为奇数为奇数,绳子的起点固定在动滑轮上绳子的起点固定在动滑轮上;当当n n为偶数时为偶数时,绳子的起点固定绳子的起点固定在定滑轮上在定滑轮上,这个规律称为这个规律称为“奇动偶定奇动偶定”。1n【变式训练变式训练】(2012(2012德州中考德州中考)用如图所示的滑轮用如图所示的滑轮组提升重物组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的升速度的2 2倍倍,请在图上画出绕线的方法。请在图上画出绕线的方法。【解析解析】本题考查滑轮组的绕线方法。绳子自由端本题考查滑轮组的绕线方法。绳子自由端移动的速度是物体上升速度的移动的速度是物
23、体上升速度的2 2倍倍,则相同时间内绳则相同时间内绳子自由端移动的距离等于重物上升高度的子自由端移动的距离等于重物上升高度的2 2倍倍,可知可知有有2 2段绳子承担总重段绳子承担总重,即连在动滑轮上的绳子为即连在动滑轮上的绳子为2 2段。段。答案答案:如图所示如图所示高频考点高频考点3 3功和功率功和功率中考题眼中考题眼判断力是否做功功和功率的计判断力是否做功功和功率的计算算1.1.正确理解做功的两个必要因素正确理解做功的两个必要因素:(1)(1)做功必须同时具备两个必要因素做功必须同时具备两个必要因素:作用在物体上的力作用在物体上的力;物体在力的方向上移动的距离。物体在力的方向上移动的距离。
24、(2)(2)几种常见的不做功的情况几种常见的不做功的情况:缺力无功缺力无功:物体靠惯性通过一段距离物体靠惯性通过一段距离,此情况有距离无力。此情况有距离无力。缺距离无功缺距离无功:有力作用在物体上有力作用在物体上,但物体没有移动距离。但物体没有移动距离。垂直无功垂直无功:有力作用在物体上有力作用在物体上,物体也移动了一段距离物体也移动了一段距离,但力但力的方向与物体移动方向垂直。的方向与物体移动方向垂直。2.2.功率功率:(1)(1)做相同的功做相同的功,比较做功的时间比较做功的时间,所用时间越短所用时间越短,做功越快做功越快,功率越大功率越大;(2)(2)相同时间相同时间,比较做功的多少比较
25、做功的多少,做功越多做功越多,做功越快做功越快,功率越大功率越大;(3)(3)比较功与做功所用时间的比值比较功与做功所用时间的比值,比值越大比值越大,功率越大。功率越大。3.3.计算公式：计算公式：(1)(1)功：功：W=Fs=PtW=Fs=Pt；(2)(2)功率：功率：(以恒定的力做匀速直线运动以恒定的力做匀速直线运动)。WPFvt【易错警示易错警示】(1)(1)利用公式进行计算时利用公式进行计算时,各物理量是一一对应各物理量是一一对应的的,并且各物理量的单位都取国际单位。并且各物理量的单位都取国际单位。(2)(2)做功的多少是由功率和时间共同决定的做功的多少是由功率和时间共同决定的,功率大
26、的物体不功率大的物体不一定做功多。一定做功多。【拓展延伸拓展延伸】功的原理功的原理:使用任何机械都不省功。省力的机械使用任何机械都不省功。省力的机械必定费距离必定费距离,省距离的机械必定费力省距离的机械必定费力,省力又省距离的机械是不省力又省距离的机械是不存在的存在的,但是使用机械可以省力、改变动力的方向或者省距离但是使用机械可以省力、改变动力的方向或者省距离,给人们带来方便。这是人们使用机械的目的。功的原理适用于给人们带来方便。这是人们使用机械的目的。功的原理适用于任何机械。任何机械。【典例典例3 3】(2012(2012龙东中考龙东中考)小明将放在水平桌面上重为小明将放在水平桌面上重为3
27、N3 N的物理课本的物理课本,在在5 s5 s内水平匀速拉动内水平匀速拉动0.5 m0.5 m。所用的水平拉力。所用的水平拉力为为1 N,1 N,则课本重力做功则课本重力做功J,J,水平拉力做功水平拉力做功J,J,拉力拉力的功率为的功率为W W。【思路导引思路导引】【精讲精析精讲精析】本题考查物体是否做功及功的计算。物理课本本题考查物体是否做功及功的计算。物理课本重重G=3N,G=3N,水平拉力为水平拉力为F=1N,F=1N,水平匀速拉动水平匀速拉动s=0.5m,s=0.5m,课本在竖直课本在竖直方向上没有移动距离方向上没有移动距离,故重力做功为故重力做功为0;0;水平方向上受到了力水平方向上
28、受到了力且移动了距离且移动了距离,水平拉力做功水平拉力做功W=Fs=1NW=Fs=1N0.5m=0.5J,0.5m=0.5J,功率功率答案答案:0 00.50.50.10.1W0.5 JP0.1 Wt5 s。【方法归纳方法归纳】判断是否做功的三个步骤判断是否做功的三个步骤(1)(1)物体是否受到力的作用物体是否受到力的作用,不受力的物体不做功。不受力的物体不做功。(2)(2)物体是否运动物体是否运动,不运动的物体也不做功。不运动的物体也不做功。(3)(3)判断物体受力的方向和运动方向的关系判断物体受力的方向和运动方向的关系,若二者方向垂直若二者方向垂直,则不做功则不做功;若二者方向不垂直若二者
29、方向不垂直,则做功。则做功。【变式训练变式训练】(2012(2012内江中考内江中考)如图所示如图所示,以下所列举的几以下所列举的几个力中个力中,没有对物体做功的是没有对物体做功的是()【解析解析】选选D D。本题考查判断力是否做功的方法。物理学中。本题考查判断力是否做功的方法。物理学中的功包含两个必要因素的功包含两个必要因素,一是作用在物体上的力一是作用在物体上的力;二是物体在二是物体在力的方向上运动一段距离。由题图可知力的方向上运动一段距离。由题图可知,杠铃静止时受到了杠铃静止时受到了运动员的支持力运动员的支持力,但在支持力的方向上没有移动距离但在支持力的方向上没有移动距离,故故D D选选
30、项中支持力没有对杠铃做功。项中支持力没有对杠铃做功。高频考点高频考点4 4功、功率、机械效率的综合计算功、功率、机械效率的综合计算中考题眼中考题眼有用功总功机械效率功率有用功总功机械效率功率1.1.三者之间的关系三者之间的关系:2.2.三者的公式关系三者的公式关系:3.3.功率与速度、牵引力的关系功率与速度、牵引力的关系:【易错警示易错警示】两点注意两点注意(1)(1)理清关系理清关系:计算时涉及的公式与物理量较多计算时涉及的公式与物理量较多,要找出各物要找出各物理量的对应关系理量的对应关系,会举一反三。会举一反三。(2)(2)统一单位统一单位:计算时要注意公式中各物理量都要使用国际单计算时要
31、注意公式中各物理量都要使用国际单位位,若题中给的物理量不是国际单位要先转化为国际单位。若题中给的物理量不是国际单位要先转化为国际单位。【典例典例4 4】(2012(2012苏州中考苏州中考)建筑工地上建筑工地上,工人用如图所示的工人用如图所示的装置将重为装置将重为230N230N的建材从地面匀速送到的建材从地面匀速送到6m6m高处高处,所用拉力为所用拉力为125N,125N,时间为时间为20s20s。求。求:(1)(1)工人做的有用功工人做的有用功;(2)(2)工人做的总功工人做的总功;(3)(3)此过程中该装置的机械效率此过程中该装置的机械效率;(4)(4)工人做功的功率。工人做功的功率。【
32、思路导引思路导引】解答本题抓住以下三个关键点解答本题抓住以下三个关键点:【精讲精析精讲精析】本题考查功、功率、机械效率的有关计算。本题考查功、功率、机械效率的有关计算。(1)W(1)W有用有用=Gh=230 N=Gh=230 N6 m=1 380 J6 m=1 380 J(2)W(2)W总总=Fs=125 N=Fs=125 N12 m=1 500 J12 m=1 500 J(3)(3)(4)(4)答案：答案：(1)1 380 J (2)1 500 J (3)92%(4)75 W(1)1 380 J (2)1 500 J (3)92%(4)75 WW1 380 J92%W1 500 J有用总W1
33、 500 JP75 Wt20 s总【方法归纳方法归纳】对于功、功率和机械效率的综合计算的解题思路对于功、功率和机械效率的综合计算的解题思路(1)(1)认真审题认真审题,剖析题意确定各量间的关系。剖析题意确定各量间的关系。(2)(2)根据已知量和待求量的关系根据已知量和待求量的关系,结合相应的公式或物理规律结合相应的公式或物理规律建立关系式。建立关系式。(3)(3)逐步分析、计算中间的物理量逐步分析、计算中间的物理量,直至导出所求量。直至导出所求量。【变式训练变式训练】(2012(2012连云港中考连云港中考)用如图所示的滑轮组用如图所示的滑轮组,将将重为重为10 N10 N的物体以的物体以0.
34、1 m/s0.1 m/s的速度匀速提升的速度匀速提升,拉力拉力F=6 N,F=6 N,拉拉力的功率为力的功率为W,W,滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为,若不计绳重若不计绳重及摩擦及摩擦,动滑轮的重力为动滑轮的重力为N N。【解析解析】本题考查功、功率、机械效率的综合计算。由题图本题考查功、功率、机械效率的综合计算。由题图知知,n=2,s=2h,n=2,s=2h,绳子自由端移动的速度绳子自由端移动的速度v=2v=20.1 m/s=0.2 m/s,0.1 m/s=0.2 m/s,拉力的功率拉力的功率P=Fv=6 NP=Fv=6 N0.2 m/s=1.2 W;0.2 m/s=1.2 W;使用滑轮
35、组做的有用功使用滑轮组做的有用功W W有用有用=Gh,=Gh,使用滑轮组做的总功使用滑轮组做的总功W W总总=Fs,=Fs,滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率不计绳重和摩擦，则拉力不计绳重和摩擦，则拉力F=(GF=(G物物+G+G轮轮)，即即6 N=(10 N+G6 N=(10 N+G轮轮)，G G轮轮=2 N=2 N。答案：答案：1.2 83.3%21.2 83.3%2WGhGhG10 N83.3%WFsF 2h2F2 6 N有用总；1212(2012(2012广安中考广安中考)如图所示如图所示,将质量为将质量为100 kg100 kg的木箱的木箱,用一平用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜
36、面顶端。斜面长行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长5 m5 m、高高1.6 m,1.6 m,在此过程斜面的机械效率为在此过程斜面的机械效率为80%80%。则拉力做的功。则拉力做的功为为J J。拉力所做的额外功为。拉力所做的额外功为J J。(g=10 N/kg)(g=10 N/kg)【解析解析】本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的质本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的质量可以求出木箱的重力量可以求出木箱的重力G=mg=100 kgG=mg=100 kg10 N/kg=1 000 N10 N/kg=1 000 N；克；克服木箱重力所做的功就是有用功，服木箱重力所做的功就是有用
37、功，W W有用有用=Gh=1 000 N=Gh=1 000 N1.6 m1.6 m=1 600 J=1 600 J；拉力；拉力F F所做的总功是所做的总功是2 000 J,2 000 J,所以拉力所做的额外功是所以拉力所做的额外功是W W额外额外=W=W总总-W-W有用有用=2 000 J-=2 000 J-1 600 J=400 J1 600 J=400 J。答案：答案：2 000 4002 000 400W1 600 JW80%有用总高频考点高频考点正确理解机械效率正确理解机械效率中考题眼中考题眼计算机械效率求有用功、总功计算机械效率求有用功、总功影响机械效率的因素影响机械效率的因素1.1
38、.物理意义物理意义:机械效率是有用功在总功中所占比例的多少机械效率是有用功在总功中所占比例的多少,是一个比值是一个比值,是一个无单位的物理量是一个无单位的物理量,描述机械的工作性能。描述机械的工作性能。2.2.滑轮组与斜面的机械效率滑轮组与斜面的机械效率:机械机械有用功有用功总功总功机械效率机械效率用滑轮用滑轮组提升组提升物体物体W W有用有用=Gh=GhG G是物重是物重,h,h是物是物体上升的高度体上升的高度W W总总=Fs=FsF F是拉力是拉力,s s是绳子移动是绳子移动的距离的距离(n(n为绳子段数为绳子段数)用滑轮用滑轮组在水组在水平面上平面上拉物体拉物体W W有用有用=f=fs
39、sf f是摩擦力是摩擦力,s,s是物体移动的距是物体移动的距离离W W总总=Fs=FsF F是拉力是拉力,s,s是是绳子移动的距绳子移动的距离离斜面斜面W W有用有用=Gh=GhG G是物重是物重,h,h是斜是斜面的高度面的高度W W总总=F=FlF F是拉力是拉力,l是是斜面的长度斜面的长度WfWFn有用总WGWFn有用总WGhWF有用总l3.3.提高机械效率的方法提高机械效率的方法:根据公式根据公式 分析利用滑轮组提升重物时分析利用滑轮组提升重物时,如何提高滑轮组的机械效率如何提高滑轮组的机械效率:(1)(1)当有用功当有用功(W(W有用有用)一定时一定时,额外功额外功(W(W额外额外)越
40、小越小,则机械效率则机械效率()()越大。因此越大。因此,设法减小额外功可以提高机械效率设法减小额外功可以提高机械效率,如减轻动滑轮如减轻动滑轮重重,加润滑油以减小摩擦加润滑油以减小摩擦,用轻质材料制作机械用轻质材料制作机械,都可以不同程都可以不同程度地减小额外功。度地减小额外功。(2)(2)当额外功当额外功(W(W额外额外)一定时一定时,有用功有用功(W(W有用有用)越大越大,机械效率机械效率()()越大。因此越大。因此,增大有用功可以提高机械效率增大有用功可以提高机械效率,如增加提升的物如增加提升的物重。重。WWWWW有用有用总有用额外4.4.与功率的区别与功率的区别:功率表示做功的快慢功
41、率表示做功的快慢,功率越大的机械功率越大的机械,单单位时间内做的功越多。机械效率表示机械做功的效率。有用位时间内做的功越多。机械效率表示机械做功的效率。有用功在总功中所占的比例越大功在总功中所占的比例越大,效率越高。故不能说效率越高。故不能说,功率越大功率越大,效率越高。效率越高。【方法技巧方法技巧】“两要点两要点”求机械效率求机械效率要点一要点一:确定有用功和总功确定有用功和总功:一般情况下克服机械本身的摩擦力或重力做的功是额外功一般情况下克服机械本身的摩擦力或重力做的功是额外功;提升重物时克服物体重力做的功是有用功提升重物时克服物体重力做的功是有用功;动力对机械做的动力对机械做的功是总功。
42、功是总功。要点二要点二:选择合适的公式选择合适的公式,根据题目中所给条件选择公式根据题目中所给条件选择公式WWWGhGWFsnFWWW有用有用有用总总有用额外；。【典例典例】(2013(2013菏泽中考菏泽中考)甲、乙两个滑轮组如图所示甲、乙两个滑轮组如图所示,其其中的每一个滑轮都相同中的每一个滑轮都相同,用它们分别将重物用它们分别将重物G G1 1、G G2 2提高相同提高相同的高度的高度,不计滑轮组的摩擦不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.若若G G1 1=G=G2 2,拉力做的额外功相同拉力做的额外功相同B.B.若若G G1 1=G=G2 2,拉力做的总功相
43、同拉力做的总功相同C.C.若若G G1 1=G=G2 2,甲的机械效率大于乙的机械效率甲的机械效率大于乙的机械效率D.D.用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变机械效率不变【思路导引思路导引】解答本题应按以下思路解答本题应按以下思路:【精讲精析精讲精析】选选C C。本题考查对滑轮组机械效率的理解。不计。本题考查对滑轮组机械效率的理解。不计滑轮组的摩擦滑轮组的摩擦,对动滑轮做的功为额外功对动滑轮做的功为额外功,对重物做的功为有用对重物做的功为有用功。两个滑轮组的动滑轮个数不同。当提高相同的高度时功。两个滑轮组的动滑轮个数不同。当提高相同
44、的高度时,乙乙滑轮组做的额外功较大。若滑轮组做的额外功较大。若G G1 1=G=G2 2,提高的高度相同提高的高度相同,故做的有故做的有用功相同用功相同,总功等于有用功和额外功之和总功等于有用功和额外功之和,故甲滑轮组的总功小故甲滑轮组的总功小于乙滑轮组的总功于乙滑轮组的总功;根据根据=100%100%知知,甲的机械效率大于甲的机械效率大于乙的机械效率。不计滑轮组的摩擦时乙的机械效率。不计滑轮组的摩擦时,滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率 由此可见滑轮组的机械效率与物重由此可见滑轮组的机械效率与物重有关有关,故提升不同的重物故提升不同的重物,机械效率不同。故选机械效率不同。故选C C。WW有总G
45、 hGG hG hGG物物物动物动，【失误档案失误档案】解答此类问题解答此类问题,容易出现以下失误容易出现以下失误:(1)(1)误认为机械效率越高就越省力。误认为机械效率越高就越省力。(2)(2)误认为机械效率越高做的有用功一定越多。误认为机械效率越高做的有用功一定越多。【变式训练变式训练】(2012(2012福州中考福州中考)小明用同一滑轮组分别将甲、小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度乙两组钩码提升相同的高度,如图所示。他两次提升钩码所如图所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为用的拉力分别为F F甲甲和和F F乙乙,则则F F甲甲F F乙乙;所做的有用功分别所做的有用功分别为为
46、W W甲甲和和W W乙乙,机械效率分别为机械效率分别为甲甲和和乙乙,则则W W甲甲W W乙乙,甲甲乙乙。(均选填均选填“”“=”“=”或或“”)”)【解析解析】本题考查滑轮组机械效率的计算。甲、乙滑轮组的绳本题考查滑轮组机械效率的计算。甲、乙滑轮组的绳子股数都是三股子股数都是三股,提起的钩码越重提起的钩码越重,所需的拉力越大所需的拉力越大,所以所以F F甲甲 F F乙乙;假设都使钩码上升假设都使钩码上升h,h,则则W W甲甲=Gh,W=Gh,W乙乙=2Gh,=2Gh,故故W W甲甲WW乙乙;用同用同一滑轮组提升钩码到相同高度一滑轮组提升钩码到相同高度,所做的额外功是相等的所做的额外功是相等的,
47、由于由于W W甲甲WW乙乙,所以所以甲甲乙乙。答案答案:实验探究实验探究1 1杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件考查角度考查角度调节杠杆平衡的方法及原因调节杠杆平衡的方法及原因分析数据得出结论对实验过程的评估分析数据得出结论对实验过程的评估1.1.实验器材实验器材:杠杆、支架、钩码。杠杆、支架、钩码。2.2.实验设计实验设计:(1)(1)调平调平:在挂钩码前在挂钩码前,调节杠杆两端的调节杠杆两端的_,_,使杠杆在使杠杆在_位置平衡。位置平衡。(2)(2)在杠杆上悬挂钩码在杠杆上悬挂钩码,改变钩码的个数及其位置改变钩码的个数及其位置,使杠杆在使杠杆在水平位置平衡水平位置平衡,多做几次实验多做几次实验,
48、记录动力、动力臂、阻力、阻记录动力、动力臂、阻力、阻力臂。力臂。3.3.分析与论证分析与论证:杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件:_:_。平衡螺母平衡螺母水平水平动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂4.4.问题探究问题探究:(1)(1)为什么要调节杠杆在水平位置平衡为什么要调节杠杆在水平位置平衡?提示提示:为了便于直接从杠杆上测出力臂的大小为了便于直接从杠杆上测出力臂的大小,如图所示如图所示;同时同时可以使杠杆的重心落在支点处可以使杠杆的重心落在支点处,避免杠杆的重力对平衡产生影避免杠杆的重力对平衡产生影响。响。(2)(2)实验时为什么要做多次实验、收集多组数据实验时为什么要做多次实验、收集多
49、组数据?提示提示:只根据一组实验数据分析得出的结论具有偶然性只根据一组实验数据分析得出的结论具有偶然性,为了得为了得到普遍性结论到普遍性结论,使结论更具有说服力使结论更具有说服力,应测量多组数据进行分析应测量多组数据进行分析总结。总结。【易错警示易错警示】(1)(1)该杠杆的动力和阻力是可以任意规定的该杠杆的动力和阻力是可以任意规定的,力的力的大小等于钩码的重力。大小等于钩码的重力。(2)(2)平衡螺母只能在悬挂钩码前调节杠杆平衡时使用平衡螺母只能在悬挂钩码前调节杠杆平衡时使用,在悬挂钩在悬挂钩码后不可移动平衡螺母。码后不可移动平衡螺母。【典例典例1 1】(2012(2012南京中考南京中考)
50、物理实验小组的同学物理实验小组的同学,利用如图利用如图所示的装置所示的装置,在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。平衡条件。(1)(1)如图甲所示如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡应将右端的平衡螺母向螺母向(选填选填“左左”或或“右右”)移动。将杠杆调移动。将杠杆调在水平位置平衡是为了方便测量在水平位置平衡是为了方便测量 。(2)(2)实验中测得的数据如表所示实验中测得的数据如表所示,表格中漏填的数据为表格中漏填的数据为N N。测量测量序号序号动力动力F F1 1/N/N动力臂动力臂L L1 1/cm/c
