1、第十一章简单机械和功知识点知识点1 1杠杆与滑轮杠杆与滑轮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杠杆的平衡条件1.1.杠杆杠杆:(1)(1)定义定义:在力的作用下可绕一在力的作用下可绕一_转动的硬棒。转动的硬棒。(2)(2)五要素五要素:如图所示。如图所示。支点支点:杠杆绕着转动的杠杆绕着转动的_,_,如图中如图中O O。动力动力:使杠杆使杠杆_的力的力,如图中如图中F F1 1。阻力阻力:_:_杠杆转动的力杠杆转动的力,如图中如图中F F2 2。动力臂动力臂:从从_到到_的距离的距离,如图中如图中l1 1。阻力臂阻力臂:从从_到到_的
2、距离的距离,如图中如图中l2 2。(3)(3)平衡条件平衡条件:文字表达式文字表达式:_:_。字母表达式字母表达式:_:_。固定点固定点转动转动点点阻碍阻碍支点支点动力作用线动力作用线支点支点阻力作用线阻力作用线动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂F F1 1l1 1=F=F2 2l2 2(4)(4)杠杆的分类杠杆的分类:种类种类力臂关系力臂关系力的关系力的关系特点特点实例实例省力杠杆省力杠杆l1 1_l2 2F F1 1_F_F2 2_起子起子费力杠杆费力杠杆l1 1_l2 2F F1 1_F_F2 2_钓鱼竿钓鱼竿等臂杠杆等臂杠杆l1 1_l2 2F F1 1_F_F2 2_ 省力费
3、距离省力费距离 费力省距离费力省距离=天平天平2.2.滑轮滑轮:种类种类区别区别定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组图示图示定义定义轴的位置轴的位置_的滑轮的滑轮轴的位置随被轴的位置随被拉动物体拉动物体_的滑轮的滑轮_和和_组组合成的机械合成的机械实质实质_杠杆杠杆动力臂是阻力动力臂是阻力臂臂_的杠杆的杠杆固定固定不动不动一起一起运动运动动滑轮动滑轮定滑轮定滑轮等臂等臂2 2倍倍种类种类区别区别定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组省力情况省力情况F F1 1=G=GF F2 2=_=_ F F3 3=_(n=_(n是是吊着动滑轮的吊着动滑轮的绳子段数绳子段数)施力方向是施力方向是否可以改变否可
4、以改变_有时可以有时可以,有时不可以有时不可以绳自由端移绳自由端移动距离动距离(s)(s)s=hs=hs=_hs=_hs=_hs=_hG2可以可以不可以不可以2 2n nGn知识点知识点2 2功和功率功和功率课标要求课标要求理解机械功和功率。用生活中的实例说明机理解机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义械功和功率的含义1.1.功功:(1)(1)定义定义:_:_与物体在力的方向上与物体在力的方向上_的乘积。的乘积。(2)(2)公式公式:_:_。(3)(3)单位单位:_,:_,符号为符号为J J。1J=_N1J=_Nm m。力力通过的距离通过的距离W=FsW=Fs焦耳焦耳1 1(4)(
5、4)做功的两个必要条件。做功的两个必要条件。对物体要有对物体要有_。物体要在物体要在_通过一定的距离。通过一定的距离。如图所示如图所示,举起杠铃的过程中举起杠铃的过程中,运动员运动员_;_;高举杠铃静止不高举杠铃静止不动时动时,运动员运动员_。力的作用力的作用力的方向上力的方向上做了功做了功没做功没做功2.2.功率功率:(1)(1)物理意义物理意义:表示做功的表示做功的_。(2)(2)定义定义:_:_与做功所用与做功所用_的比。的比。(3)(3)公式公式:_:_。(4)(4)单位及换算单位及换算:1W=_J/s:1W=_J/s1MW=_kW=_W1MW=_kW=_W。快慢快慢时间时间WPt1
6、110103 310106 6功功1.1.有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功:(1)(1)有用功有用功:为达到为达到_所做的功所做的功,记为记为W W有用有用。(2)(2)额外功额外功:并非我们所需要的并非我们所需要的,但又但又_的功的功,记为记为W W额外额外。(3)(3)总功总功:_:_所做的功所做的功,记为记为W W总总。(4)(4)关系关系:W:W总总=_=_。知识点知识点3 3机械效率机械效率课标要求课标要求知道机械效率知道机械效率,了解提高机械效率的途径和了解提高机械效率的途径和意义意义我们的目的我们的目的不得不做不得不做动力动力W W有用有用+W+W额外额外2.2.机械效率
7、机械效率:(1)(1)定义定义:_:_与与_的比值。的比值。(2)(2)公式公式:=_:=_。(3)(3)特点特点:机械效率总机械效率总_100%_100%。3.3.影响滑轮组机械效率的因素影响滑轮组机械效率的因素:(1)_;(1)_;(2)_;(2)_;(3)(3)机械装置间的摩擦。机械装置间的摩擦。有用功有用功总功总功W100%W有用总小于小于提升的物重提升的物重动滑轮的重力动滑轮的重力如图所示如图所示,建筑工人用滑轮组提升重为建筑工人用滑轮组提升重为240N240N的泥桶的泥桶,动滑轮重为动滑轮重为30N30N。工人在。工人在10s10s内将泥桶匀速提升内将泥桶匀速提升3m3m。(不计滑
8、轮与轴之间的摩擦及绳重不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重)(1)(1)工人将绳子向上拉动了工人将绳子向上拉动了m;m;(2)(2)手拉绳子的力为手拉绳子的力为N;N;(3)(3)拉力的功率为拉力的功率为W;W;(4)(4)滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为;(5)(5)若将动滑轮重量减轻若将动滑轮重量减轻,则机械效率会则机械效率会。参考答案参考答案:(1)9 (2)90 (3)81 (4)88.9%(5)(1)9 (2)90 (3)81 (4)88.9%(5)增大增大高频考点高频考点1 1杠杆及其平衡条件杠杆及其平衡条件中考题眼中考题眼画出动力臂和阻力臂画出动力臂和阻力臂求动力或阻力的大小求动力或
9、阻力的大小判断杠杆的种类判断杠杆的种类1.1.杠杆示意图的画法杠杆示意图的画法:2.2.杠杆的平衡条件杠杆的平衡条件:(1)(1)平衡状态平衡状态:杠杆处于静止或匀速转动状态。杠杆处于静止或匀速转动状态。(2)(2)表达式表达式:F:F1 1l1 1=F=F2 2l2 2或或=1221FF。ll(3)(3)应用。应用。判断杠杆的种类判断杠杆的种类:通过比较动力臂和阻力臂的大小通过比较动力臂和阻力臂的大小,判断杠杆判断杠杆的类型。的类型。判断杠杆的平衡状态判断杠杆的平衡状态若若F F1 1l1 1=F=F2 2l2 2,则杠杆能保持平衡。则杠杆能保持平衡。若若F F1 1l1 1FF2 2l2
10、2,则杠杆不能保持平衡则杠杆不能保持平衡,杠杆向力与力臂乘积较大的杠杆向力与力臂乘积较大的方向转动。方向转动。分析动力分析动力F F1 1的变化情况的变化情况:根据平衡条件可得根据平衡条件可得F F1 1=据此可据此可分析杠杆在工作的过程中分析杠杆在工作的过程中F F1 1是否变化、如何变化是否变化、如何变化(增大或减增大或减小小)。2 21F，ll【易错警示易错警示】(1)(1)动力和阻力都是杠杆受到的力动力和阻力都是杠杆受到的力,而不是杠杆对而不是杠杆对其他物体的作用力。其他物体的作用力。(2)(2)力臂是从支点到力的作用线的距离力臂是从支点到力的作用线的距离,而不是从支点到力的作而不是从
11、支点到力的作用点的距离。用点的距离。【典例典例1 1】(2012(2012无锡中考无锡中考)如图所示如图所示是列车上常用的手推车是列车上常用的手推车,车内货物均匀车内货物均匀摆放。车前行时摆放。车前行时,需经过障碍物。当手需经过障碍物。当手推车的前轮遇到障碍物推车的前轮遇到障碍物A A时时,售货员向售货员向下按扶把下按扶把,这时手推车可以视为杠杆这时手推车可以视为杠杆,若手推车和货物总重若手推车和货物总重200N,200N,动力臂和阻力臂之比为动力臂和阻力臂之比为23,23,则售货则售货员作用在扶把上的动力为员作用在扶把上的动力为N N。当后轮遇到障碍物。当后轮遇到障碍物A A时时,售货员竖直
12、向上提扶把售货员竖直向上提扶把,这时支点是这时支点是(选填选填“A”“B”A”“B”或或“C”)C”)点点,这种情况下这种情况下,手推车可以视为手推车可以视为(选填选填“省力省力”或或“费力费力”)杠杆。杠杆。【思路导引思路导引】解答本题有三个关键点解答本题有三个关键点:【精讲精析精讲精析】本题考查杠杆的有关计算及分类。当手推车的前本题考查杠杆的有关计算及分类。当手推车的前轮遇到障碍物轮遇到障碍物A A时时,售货员向下按扶把售货员向下按扶把,此时此时C C点为杠杆的支点点为杠杆的支点,根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件F F1 1l1 1=F=F2 2l2 2得得F F1 1=200N=300N
13、;200N=300N;当后轮当后轮遇到障碍物遇到障碍物A A时时,售货员竖直向上提扶把售货员竖直向上提扶把,此时此时B B点为杠杆的支点点为杠杆的支点,动力臂大于阻力臂动力臂大于阻力臂,手推车可以视为省力杠杆。手推车可以视为省力杠杆。答案答案:300300B B省力省力222Fll32【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
14、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苏州中考苏州中考)画出杠杆画出杠杆ABAB在图示位置静止时在图示位置静止时作用在作用在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。【解析解析】本题考查杠杆平衡条件的应用及力臂的画法。根据杠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的作的作用点为用点为A,A,并
15、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的作用力使的作用力使杠杆转动的方向相反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定滑轮和动滑轮的特点计算加在绳自由端的拉力大小计算加在绳自由端的拉力大小滑轮组绳子的绕法滑轮组绳子的绕法1.1.定滑轮和动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,转轴随重物一转轴随重物一起移动的是动滑轮。起移动的是动滑轮。(2)(2)实质
16、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,但可以改变力的方但可以改变力的方向向;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,可以省一可以省一半力半力,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)承担物重的绳子段数承担物重的绳子段数n n的判断的判断:与动滑轮直接相连的绳子是与动滑轮直接相连的绳子是几段几段,则承担物重的绳子段数则承担物重的绳子段数n n就是几。若绳子自由端最后跟定就是几。若绳子自由端最后跟定滑轮相连滑轮相连,则此段绳子不承担物重则此段绳子不承担物重
17、,只是起到改变力的方向的作只是起到改变力的方向的作用。用。(2)(2)省力情况。省力情况。不计摩擦和机械本身的重力时不计摩擦和机械本身的重力时,加在绳自由端的拉力加在绳自由端的拉力F=GF=G物物;只考虑动滑轮的重力只考虑动滑轮的重力,不计摩擦和绳重时不计摩擦和绳重时,加在绳自由端的拉加在绳自由端的拉力力F=(GF=(G物物+G+G动动)。1n1n(3)(3)滑轮组的组装。滑轮组的组装。首先确定承担物重的绳子段数首先确定承担物重的绳子段数n,n,有两种方法。有两种方法。a.a.已知物重已知物重G G和动力和动力F F且不计摩擦和绳重时且不计摩擦和绳重时,则则n=n=b.b.已知绳子自由端移动的
18、距离已知绳子自由端移动的距离s s和重物移动的距离和重物移动的距离h,h,则则然后根据承担物重的绳子段数然后根据承担物重的绳子段数n n的奇偶性确定绳子固定端的的奇偶性确定绳子固定端的位置位置,即即“奇动偶定奇动偶定”。a.na.n为奇数为奇数,绳子的固定端在动滑轮上绳子的固定端在动滑轮上;b.nb.n为偶数为偶数,绳子的固定端在定滑轮上。绳子的固定端在定滑轮上。G;Fsnh。【典例典例2 2】(2013(2013日照中考日照中考)如图所示如图所示,用滑轮组提升重物用滑轮组提升重物,用用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法。笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法。【思路导引思路导引】解答本题
19、时按照以下思路分析解答本题时按照以下思路分析:确定可能的两确定可能的两种绳子绕法种绳子绕法承担物重的绳子承担物重的绳子段数越多越省力段数越多越省力确定绕法并确定绕法并画出绕线画出绕线【精讲精析精讲精析】本题考查滑轮组的组装。滑轮组的省力特点本题考查滑轮组的组装。滑轮组的省力特点:滑滑轮组由几段绳子承担物重轮组由几段绳子承担物重,提起绳子的力就是物重的几分之一提起绳子的力就是物重的几分之一,承担物重的绳子段数越多承担物重的绳子段数越多,越省力。题目中有一个定滑轮越省力。题目中有一个定滑轮,一个一个动滑轮动滑轮,可由可由3 3段绳子提着动滑轮段绳子提着动滑轮,起始端从动滑轮开始。起始端从动滑轮开始
20、。答案答案:如图所示如图所示【方法归纳方法归纳】滑轮组绕绳的方法滑轮组绕绳的方法(1)(1)绕绳时绕绳时,先根据先根据“奇动偶定奇动偶定”固定绳子的固定端固定绳子的固定端,然后按照然后按照从动滑轮到定滑轮从动滑轮到定滑轮(或从定滑轮到动滑轮或从定滑轮到动滑轮)、从小轮到大轮、从、从小轮到大轮、从内到外的顺序绕绳内到外的顺序绕绳;(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,并且要与滑轮的并且要与滑轮的边缘相切边缘相切;(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;若要求比较若要求比较方便地提升重物方便地提升重物
21、,绳子的自由端要向下拉。绳子的自由端要向下拉。【变式训练变式训练】(2012(2012德州中考德州中考)用如图所示的滑轮组提升重物用如图所示的滑轮组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2 2倍倍,请在图上画请在图上画出绕线的方法。出绕线的方法。【解析解析】本题考查滑轮组的绕线方法。绳子自由端移动的速度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是物体上升速度的2 2倍倍,则相同时间内绳子自由端移动的距离等则相同时间内绳子自由端移动的距离等于重物上升距离的于重物上升距离的2 2倍倍,可知有可知有2 2段绳子承担物重段绳子承担
22、物重,即连在动滑轮即连在动滑轮上的绳子段数为上的绳子段数为2 2段。则起始端连在定滑轮上。段。则起始端连在定滑轮上。答案答案:如图所示如图所示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。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判断力是否做功功和功率的计算功和功率的计算(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,
23、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,功功率越大率越大;(2)(2)相同时间相同时间,比较做功的多少比较做功的多少,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
24、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=Pt;:W=Fs=Pt;(2)(2)功率功率:P=Fv(:P=Fv(以恒定的速度做匀速直线运动以恒定的速度做匀速直线运动)。Wt【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的各物理量是一一对应的,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,功率大的物体不一功率大的物体不一定做功多。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。
25、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】(2013(2013无锡中考无锡中考)木块在大小为木块在大小为5N5N的水平拉力作用的水平拉力作用下下,10s,10s内在水平面上沿拉力方向前进内在水平面上沿拉力方向前进2m,2m,拉力做功为拉力
26、做功为J,J,功率为功率为W,W,若木块重若木块重15N,15N,在此过程中重力对木块做功为在此过程中重力对木块做功为J J。【思路导引思路导引】解答本题要注意以下两个关键点解答本题要注意以下两个关键点:【精讲精析精讲精析】本题考查功和功率的计算。在水平方向上木块受本题考查功和功率的计算。在水平方向上木块受到了拉力并且移动了一段距离到了拉力并且移动了一段距离,水平拉力做功水平拉力做功W=Fs=5NW=Fs=5N2m=10J,2m=10J,其功率其功率 重力的方向竖直向下重力的方向竖直向下,木块在竖直方木块在竖直方向上没有移动距离向上没有移动距离,故重力做功为故重力做功为0 0。答案答案:101
27、01 10 0W10 JP1 Wt10 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,以下所列举的几个以下所列举的几个力中力中,没有对物体做功的是
28、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。物理学中的。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;二是物体在力的二是物体在力的方向上运动一段距离。由题图可知方向上运动一段距离。由题图可知,杠铃静止时受到了运动员杠铃静止时受到了运动员的支持力的支持力,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选项中支持选项中支持力没有对杠铃做功。力没有对杠铃做功。高频考点高频考点4 4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计算机械效率求有用功、总功求有
29、用功、总功影响机械效率的因素影响机械效率的因素1.1.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,是一是一个比值个比值,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是是物体上升的物体上升的高度高度W W总总=Fs=FsF F是拉力是拉力,s s是绳子移动的是绳子移动的距离距离=100%100%=100%(n100%(n为为绳子
30、段数绳子段数)WW有用总GFn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在水组在水平面上平面上拉物体拉物体W W有用有用=f=fssf 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是绳子移动是绳子移动的距离的距离=100%100%=100%100%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是斜面的长是斜面的长度度=100%100%=100%100%WW有用总fFnWW有用总GhFl3.3.提高机械效率的方法提高机械效率的方法:根据公式
31、根据公式=100%=100%=100%100%分析利用滑轮组分析利用滑轮组提升重物时提升重物时,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
32、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。WW有用总WWW有用有用额外【易错警示易错警示】(1)(1)使用机械时使用机械时,机械效率与所做有用功或者总功机械效率与所做有用功或者总功的多少无关的多少无关,它表示有用功占总功的百分比它表示有用功占总功的百分比;(2)(2)机械效率与机械是否省力无关机械效率与机械是否省力无关;(3)(3)机械效率与功率无关机械效率与功率无关,其中一个发生变化时其中一个发生变化时,另一个不一定另一个不一定改变。改变。【典例典例4 4】(2012(2012苏
33、州中考苏州中考)建筑工地上工人用如图所示的装建筑工地上工人用如图所示的装置将重为置将重为230 N230 N的建材从地面匀速送到的建材从地面匀速送到6 m6 m高处高处,所用拉力为所用拉力为125 N,125 N,时间为时间为20 s20 s。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。【思路导引思路导引】解答本题需要明确以下关键点解答本题需要明确以下关键点:【精讲精析精讲精析】本题考查有关机械效率、功率的计算。本题考查有关机械效率、功率的计算。
34、(1)(1)工人工人在运送建材的过程中在运送建材的过程中,克服建材重力所做的功为有用功克服建材重力所做的功为有用功,W,W有用有用=Gh=Gh。(2)(2)其中拉力所做的功包含提升建材的有用功和提升动滑其中拉力所做的功包含提升建材的有用功和提升动滑轮以及克服摩擦等做的额外功轮以及克服摩擦等做的额外功,这部分功为总功这部分功为总功,W,W总总=Fs,=Fs,其中其中s s表示拉力移动的距离表示拉力移动的距离,由于有两段绳子连着动滑轮由于有两段绳子连着动滑轮,所以拉力移所以拉力移动的距离为建材升高距离的动的距离为建材升高距离的2 2倍。倍。(3)(3)根据根据 =100%100%可可以算出机械效率
35、以算出机械效率;(4);(4)工人所做的功即为总功工人所做的功即为总功,功率计算可以用功率计算可以用功率计算公式功率计算公式P=P=算得。算得。WW有用总Wt总答案答案:(1)W(1)W有用有用=Gh=230N=Gh=230N6m=1380J6m=1380J(2)s=2h=2(2)s=2h=26m=12m,W6m=12m,W总总=Fs=125N=Fs=125N12m12m=1500J=1500J(3)=(3)=100%=92%100%=92%(4)P(4)PW1 380 J100%W1 500 J有用总W1 500 J75 Wt20 s总(2012(2012广安中考广安中考)如图所示如图所示,
36、将质量为将质量为100kg100kg的木箱的木箱,用一平行用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长5m5m、高、高1.6m,1.6m,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%。则拉力做的功为。则拉力做的功为J J。拉。拉力所做的额外功为力所做的额外功为J J。(g=10N/kg)(g=10N/kg)【解析解析】本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的质量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可以求出木箱的重力G=mg=100kgG=mg=100kg10N/kg=1000N;10N/kg=10
37、00N;克服木箱重克服木箱重力所做的功就是有用功力所做的功就是有用功,W,W有用有用=Gh=1000N=Gh=1000N1.6m=1600J;1.6m=1600J;拉力拉力F F所所做的总功是做的总功是W W总总=2000J,=2000J,所以拉力所做的额外功所以拉力所做的额外功是是W W额外额外=W=W总总-W-W有用有用=2000J-1600J=400J=2000J-1600J=400J。答案答案:20002000400400W1 600 J80%有用实验探究实验探究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分析数据得
38、出结论对实验过程的评估对实验过程的评估1.1.实验器材及装置实验器材及装置:如图所示。如图所示。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_,_,使之在使之在_位置平衡。位置平衡。(2)(2)在杠杆左边悬挂钩码在杠杆左边悬挂钩码,用弹簧测力计在右边某一位置竖直拉用弹簧测力计在右边某一位置竖直拉住杠杆住杠杆,使杠杆在水平位置平衡使杠杆在水平位置平衡,记录动力记录动力F F1 1(弹簧测力计的示弹簧测力计的示数数)及动力臂及动力臂l1 1、阻力、阻力F F2 2(钩码对杠杆的拉力钩码对杠杆的拉力)及阻力臂及阻力臂l2 2。(3)(3)改变钩码
39、的数量或位置改变钩码的数量或位置,或改变弹簧测力计的位置或改变弹簧测力计的位置,再做两再做两次实验次实验,记录每次的动力记录每次的动力F F1 1和动力臂和动力臂l1 1、阻力、阻力F F2 2和阻力臂和阻力臂l2 2。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为了便于直接从杠杆上测出力臂的大小的大小,如图所示如图所示;同时可以使杠杆的同时可以使杠杆的重心落在支点处重
40、心落在支点处,避免杠杆的重力对平避免杠杆的重力对平衡产生影响。衡产生影响。(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)实验过程中杠杆的动力和阻力是可以任意规实验过程中杠杆的动力和阻力是可以任意规定的。定的。(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
41、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)物理实验小组的同学物理实验小组的同学,利用如图所利用如图所示的装置示的装置,在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。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,应将右端的平衡螺应将右端的平衡螺母向母向(选填选填“左左”或或“右右”)移动。将杠杆调在水平位置平移动。将杠杆调在水平位置平衡是为了方便测量衡是为了方便测量。(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
42、,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l1 1/cm/cm阻力阻力F F2 2/N/N阻力臂阻力臂l2 2/cm/cm1 120202 210102 215151.51.520203 35 51515(3)(3)有的同学按现有方案得出如下结论有的同学按现有方案得出如下结论:“动力动力支点到动力作支点到动力作用点的距离用点的距离=阻力阻力支点到阻力作用点的距离支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠。这个结论与杠杆平衡条件不符杆平衡条件不符,原因是实验过程中原因是实验过程中(填字母填字母)。A.A.没有改变力的大小没有改变力的大小B
43、.B.没有改变力的方向没有改变力的方向C.C.没有改变力的作用点没有改变力的作用点D.D.实验次数较少实验次数较少,结论具有偶然性结论具有偶然性【解析解析】本题考查了杠杆的平衡条件。本题考查了杠杆的平衡条件。(1)(1)由题图可知由题图可知,左边重左边重,所以应将右端的平衡螺母向右移动。当杠杆水平时所以应将右端的平衡螺母向右移动。当杠杆水平时,杠杆与重杠杆与重力的方向垂直力的方向垂直,力臂在杠杆上力臂在杠杆上,这样容易测量力臂的大小。这样容易测量力臂的大小。(2)(2)由实验可知由实验可知,动力动力动力臂动力臂=阻力阻力阻力臂阻力臂,所以空格处所以空格处的数据应为的数据应为1 1。(3)(3)
44、在实验中在实验中,既改变了力的大小既改变了力的大小,又改变了力臂又改变了力臂的大小的大小,并测量了多次并测量了多次,所以所以A A、C C、D D错误。力臂的大小与支点错误。力臂的大小与支点到力的作用点的距离并不一定相等到力的作用点的距离并不一定相等,力臂的大小是由支点及力力臂的大小是由支点及力的方向决定的的方向决定的,当力的方向发生变化时当力的方向发生变化时,力臂也会变化力臂也会变化,故故B B正确。正确。答案答案:(1)(1)右力臂右力臂 (2)1 (3)B(2)1 (3)B【延伸探究延伸探究】结合典例思考以下问题结合典例思考以下问题:(1)(1)在做完上述实验后在做完上述实验后,小强又拿
45、来一个小强又拿来一个弹簧测力计继续研究。如图所示弹簧测力计继续研究。如图所示,在杠在杠杆水平平衡后杆水平平衡后,小强调节左边钩码的个小强调节左边钩码的个数和位置数和位置,使杠杆水平平衡时使杠杆水平平衡时,测出测出F F1 1=1.2N,F=1.2N,F2 2=1.5N,OA=30cm,OB=20cm=1.5N,OA=30cm,OB=20cm。他将所得数据直接代入。他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中杠杆平衡条件的公式中,发现发现F F1 1OAOA和和F F2 2OBOB并不相等并不相等,从而认从而认为杠杆的平衡条件不一定是为杠杆的平衡条件不一定是F F1 1l1 1=F=F2 2l2 2
46、。小强的失误是。小强的失误是_。(2)(2)在图中在图中,若若B B处的钩码不变处的钩码不变,小强将弹簧测力计由小强将弹簧测力计由A A处移到处移到C(OC=10cm)C(OC=10cm)处处,施加一个竖直方向的力施加一个竖直方向的力,使杠杆在水平位置使杠杆在水平位置平衡平衡,则这个力的方向应则这个力的方向应,大小为大小为N N。【解析解析】(1)(1)小强做实验时小强做实验时,拉力拉力F F1 1的方向斜向下的方向斜向下,力臂不是力臂不是OA,OA,而小强将而小强将OAOA当作当作F F1 1的力臂的力臂,故实验结论有误。故实验结论有误。(2)(2)力力F F2 2的作用是使杠杆逆时针转动的
47、作用是使杠杆逆时针转动,若在若在C C点施加力的作用点施加力的作用,则则这个力应使杠杆顺时针转动这个力应使杠杆顺时针转动,即方向竖直向上即方向竖直向上,此时此时F F2 2=1.5N,=1.5N,OC=10cm,OB=20cm,OC=10cm,OB=20cm,根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件F F3 3OC=FOC=F2 2OB,OB,得得F F3 3=3N=3N。答案答案:(1)(1)把把OAOA当成了当成了F F1 1的力臂的力臂(或把或把F F1 1的力臂弄错了的力臂弄错了)(2)(2)竖直向上竖直向上3 3实验探究实验探究2 2滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率考查角度考查角度根据实验数
48、据计算滑轮组的机械效率根据实验数据计算滑轮组的机械效率利用控制变量法分析数据利用控制变量法分析数据,得出影响滑轮得出影响滑轮组机械效率的因素组机械效率的因素1.1.实验原理实验原理:=_=_。W100%W有用总2.2.测量物理量测量物理量:(1)(1)用用_测出钩码重测出钩码重G G、拉力、拉力F F。(2)(2)用用_测出钩码上升的高度测出钩码上升的高度h h、绳端移动的距离、绳端移动的距离s s。3.3.计算物理量计算物理量:W:W有用有用=_,W=_,W总总=_=_。4.4.分析与论证分析与论证:(1)(1)同一滑轮组提升的物重越大同一滑轮组提升的物重越大,它的机械效率它的机械效率_。(
49、2)(2)影响滑轮组机械效率的主要因素是影响滑轮组机械效率的主要因素是_、_、机械装置间的摩擦。、机械装置间的摩擦。弹簧测力计弹簧测力计刻度尺刻度尺GhGhFsFs越高越高提升的物重提升的物重动滑动滑轮重轮重5.5.问题探究问题探究:(1)(1)实验中应怎样拉动弹簧测力计实验中应怎样拉动弹簧测力计?提示提示:竖直匀速拉动。竖直匀速拉动。(2)(2)在钩码上升的高度在钩码上升的高度h h和拉力移动的距离和拉力移动的距离s s中中,如果只测出其中如果只测出其中一个一个,能否算出滑轮组的机械效率能否算出滑轮组的机械效率?提示提示:能能;对于已组装好的滑轮组对于已组装好的滑轮组,承担物重的绳子段数承担
50、物重的绳子段数n n是确定是确定的的,因为因为s=nh,s=nh,所以不管测出所以不管测出h h或或s,s,都可以算出另外一个。都可以算出另外一个。(3)(3)如果没有刻度尺如果没有刻度尺,该实验能否测出滑轮组的机械效率该实验能否测出滑轮组的机械效率?为什么为什么?提示提示:能；对于已经组装好的滑轮组能；对于已经组装好的滑轮组s=nhs=nh，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率 故测算机械效率只测量故测算机械效率只测量F F、G G即可。即可。WGhG100%100%100%WFsnF有用总，【易错警示易错警示】滑轮组的机械效率与省力情况、物体提升的高度、滑轮组的机械效率与省力情况、物体提升的
