1、博文教育讲义课题名称：功和机械能 简单机械学习目标1、理解掌握功、功率的定义及其计算；掌握机械能及相互转化；2、理解掌握杠杆、滑轮、滑轮组等知识点；3、知道什么是机械效率,它的大小与那哪些因素有关；4、找出各知识点之间的内在联系，构建知识体系。教学过程知识回顾 课前热身一、功： 1、功的理解：功是一个过程量，所描述的是在力的作用下，物体沿力的方向所移动距离的累积效应。 2、做功的两个必要因素：（1） ；（2） 3、功的计算公式： 二、功率： 1、定义： 2、意义：表示 的物理量 3、功率计算公式： 三、功的原理：使用任何机械都不能节省 。四、杠杆 1、定义： 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒
2、叫杠杆。 2、五要素组成杠杆示意图。 支点： 杠杆绕着转动的点。用字母O表示。 动力： 使杠杆转动的力。用字母F1表示。 阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。 3、杠杆的平衡条件： 杠杆平衡指：杠杆的平衡是指杠杆处于静止状态（静平衡）或匀速转动状态（动平衡）。 结论： 杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力动力臂=阻力阻力臂，或F1l1=F2l2 4、杠杆的应用和分类：名称 结构特征优缺点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、
3、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮五、滑轮 1定滑轮： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质：等臂杠杆。 特点：使用定滑轮既不能省力也不省距离，但是能改变动力的方向。 对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。 绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG）F1BBGGAAshF2F1BAGOl1l22动滑轮： 定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。hs=2hh2h
4、 特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=（G物+G动）,绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG）,即SF2SG，vF2vGOF2GF1l1l2三、滑轮组1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，若有n段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的n分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的
5、力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）FFFF4、绳子端的速度与物体上升的速度关系：FFn= n= n= n= n= n= s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h A B C D E F5、滑轮组的组装：（1）.根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇动偶定”的规则，由内向
6、外缠绕滑轮。6、机械效率：有用功和总功的比。公式：例题辨析 推陈出新例1.（1）请在图中画出用此杠杆提升物体时的最小力的示意图（O为支点） （2）如图所示，O为杠杆OAB的支点，请画出物体受到的重力示意图和杠杆OAB所受拉力F的力臂 （3）根据图示要求，画出滑轮组的绕法。变式练习1 画出使杠杆AB在图所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。例2.如下图所示的四种场景，没有做功的是A用木棒翘起石头 B.塔吊吊起重物C正在作业的拖拉机 D提着水桶水平走，提桶的力变式练习2 起重机将1000N的重物匀速竖直提升了3m后，又把重物水平移动了1m，则起重机对重物所做的功是 （ ）A1000J B200
7、0J C3000J D4000J变式练习3 变式练习2 如图所示，为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是（ ） A. 在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B. 在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功 C. 在c到d的过程中，没有力对铅球做功 D. 在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化例3、关于功率以下说法中正确的是（ ）A据 P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大 B据 P=W/t可知，机器做功时间越长，其功率就越小 C机器功率大，则做功快，做功一定多 D机器功率小，则做功慢，做功可能多变式练习4 对于功率和机械效率的理解，下列说法中正确的是（ ） A机械工作时的功率
8、越大，其工作时机械效率一定越高 B机械工作时的功率越大，其工作时一定越省力 C机械做的有用功相同，总功越少，其机械效率一定越高 D机械工作时越省力，其机械效率一定越高例4、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A甲图省力，机械效率甲图大B甲图省力，机械效率一样大C乙图省力，机械效率一样大D乙图省力，机械效率乙图大变式练习5 如图所示，物体A在拉力作用下沿同一水平面匀速运动了一段距离s。试比较拉力及拉力所做的功的大小。（滑轮重、绳重及摩擦不计）（ ）A、 B、C、 D、例5.如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板
9、的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力再增加5牛时，下列分析正确的是（ ）A弹簧测力计的示数为20牛 B弹簧测力计的示数为0牛C木板仍向右做匀速直线运动 D小木块将保持静止变式练习6 如图6所示，杠杆可绕O点转动，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B的过程中，力F（ ）A变大 B变小 C不变 D先变大后变小变式练习7 如图7所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从，此过程中，弹簧测力计的示数将（）A 逐渐变大 B逐渐变小 C先变大
10、后变小 D先变小后变大图8例6.如图8所示，G1=20N，台秤示数8N，不计滑轮重，物体G2重 ( )A2N B18N C28N D20N图6图7变式练习8 如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计。人对动滑轮拉力为F，在F的作用下，物体以0.1m/s的速度匀速上升2m，则下列说法正确的是（ ）A拉力F做的功为400J B动滑轮对物体做的功为720JC拉力F的功率为40W D拉力F的大小为90N变式练习9 如图所示，小阳利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小阳对绳子的拉力为F1；当提升物体B时，滑轮组的机械效率为62.5%，小
11、阳对绳子的拉力为F2。已知小阳的质量为65Kg，物体A的质量为90Kg。假设在拉绳子的过程中，小阳对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。g取10N/Kg。则下列说法正确的是（ ）AF1=500NBGB=600NCG动=200ND匀速提升物体A时小阳对地面的压力是50N变式练习10 如图所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内 （ ）A拉力F做的有用功2000J B滑轮组的机械效率75%C动滑轮重700ND拉力F做功的功率约33W变式练习11 一定质量的货物
12、在吊车钢索的拉力作用下，竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力)，货物运动的路程(s)一时间(t)图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（ ）A2s时钢索的拉力大小等于8s时钢索的拉力大小B货物竖直向上运动时，4s时的速度小于10s时的速度C0至6s内钢索拉力做的功小于6s至12s内钢索拉力做的功D货物在0至12s内的竖直向上运动过程中，钢索拉力的功率保持不变变式练习12 用如图12所示的装置匀速拉起重为G的物体（不计摩擦、滑轮重及绳重）， 拉力F G。变式练习13 如图，体重500N的人，要将G700N的吊篮匀速吊起，不计滑轮、绳重及摩擦。（1）如图甲，人站在地面上，至少要用_N的力拉绳
13、。（2）如图乙，人站在吊篮中至少要用_N的力拉绳。变式练习14 如图丙所示，在忽略滑轮自重和摩擦的情况下，当滑轮平衡时，拉力 。 GF图12甲乙GF丙例7.如图所示，一轻质杠杆AO可绕固定转轴O转动，A端悬挂一盏电灯，当绳子AB使杆处于图示的位置时，AB长为4m，OB长为3m，绳子拉力为30N，则灯重为 N变式练习15 物体A在滑轮组拉力的作用下，1s内沿水平地面匀速移动了0.2m，弹簧测力计的示数如图所示，不计滑轮和绳重及轴摩擦，求：（1）绳子自由端的拉力；（2）物体A受到的摩擦力；（3）滑轮组对物体A做功的功率。变式练习16 如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9103kg/m3
14、的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计磨擦和动滑轮重，要保持平衡。（g=10N/kg）求：（1）重物A受到的浮力为多少？（2）作用于绳端的拉力F是多少？（3）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？（4）若实际所用拉力为300N，此时该滑轮的效率是多少？课后作业 巩固提高1、一根轻质杠杆，在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时，杠杆恰好平衡若将两边物重同时减少50牛，则杠杆（?）A左端下沉 B右端下沉 C仍然平衡 D无法确定2、如图所示的轻质杠杆，AO小于BO在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（ ） A. 杠杆仍保持平
15、衡 B. 杠杆的A端向下倾斜 C. 杠杆的B端向下倾斜 D. 无法判断3、有一架不准确的天平，主要是由于它横梁左右两臂不等长为减小实验误差，常用“交换法来测定物体质量，即先将被测物体放在左盘中，当天平平衡时，右盘中砝码总质量为m1；再把被测物体放在右盘中，当天平平衡时，左盘中砝码总质量为m2，则被测物体质量的真实值为( )4、如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（ ）A变大 B、变小 C、不变 D先变大后变小5、如图所示，滑轮重力和摩擦均不计，物体重都是100N，物体与水平面间的摩擦力都是30N，当匀速拉动物体运动时，则分别作用于各绳端的拉力F1= N，F2= N，F3= N。7、如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9 103 kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：（1）作用于绳端的拉力F是多少？（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？（g=10Nkg）
