中考物理專題復(fù)習(xí) 簡單機(jī)械 功和能
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教學(xué)無憂淘寶店 http://jiaoxue5u.taobao.com 您身邊的教學(xué)專家 中考物理專題復(fù)習(xí) 簡單機(jī)械 功和能 【教學(xué)內(nèi)容與目的要求】 1、理解力臂的概念 2、理解杠桿的平衡條件 3、理解定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用 4、常識性了解輪軸的作用 5、理解做功的兩個必要因素 6、理解機(jī)械功的計算公式:W=FS 7、理解功率的概念 8、知道功的原理 9、知道有用功和總功,知道機(jī)械效率 10、理解動能、勢能的初步概念,知道彈性勢能,知道動能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化 【重點與難點】 1、理解力臂的概念,正確地在圖上畫出力臂,或根據(jù)題目所給條件判斷那一個是力臂。 2、杠桿的平衡條件及應(yīng)用 3、定滑輪、動滑輪及滑輪組的作用 4、功、功率的概念 5、功的原理 6、機(jī)械效率—知道有用功、額外功、總功和機(jī)械效率 7、動能、勢能的概念及機(jī)械能的概念 8、動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。 【方法指導(dǎo)與教材延伸】 1、什么是杠桿 物理學(xué)上定義的杠桿是一根在力作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。所謂硬棒,就是要求在使用時棒不會變形,至于棒的形狀則并非一定要求是直的,比如滑輪、輪軸等都可看作是杠桿。 在生產(chǎn)勞動和日常生活中,常接觸到杠桿,如買菜使用的桿秤,實驗室使用的天平。常用的剪刀、鑷子、羊角錘等實際都是杠桿的變形。 2、正確理解力臂的概念 力臂是指從支點到力的作用線的距離,力對支點的轉(zhuǎn)動效果不僅與力的大小有關(guān),還與支點到作用線的垂直距離有關(guān)。支點到動力作用線的距離叫動力臂,支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂。力的大小相同時,力臂是影響杠桿轉(zhuǎn)動的物理量。 如圖甲所示,若分別在杠桿的A點和B點作用豎直向上的力F1和F2,使杠桿緩緩繞O點轉(zhuǎn)動,當(dāng)然用力F2較小,因為F2的力臂較大。 如圖乙中,若先后在杠桿同一點A作用垂直于杠桿的力F1和斜向下的力F2,使杠桿緩緩繞O轉(zhuǎn)動,我們發(fā)現(xiàn)用力F1較小,原因同樣在于F1的力臂較大。 應(yīng)用中必須留心力臂的畫法。千萬不要把轉(zhuǎn)動軸到力作用點的連線誤認(rèn)為是力臂。 圖乙中我們還可以看到,若作用點不變,力的方向發(fā)生改變,那么力臂也會隨著改變,F(xiàn)1的力臂是l1,F(xiàn)2的力臂是l2,而且力臂不一定在杠桿上(如l2)。 3、杠桿平衡表示什么意思:平衡條件是什么。 當(dāng)有兩個力或幾個力作用在杠桿上,能使杠桿分別按兩個不同方向(比如順時針或逆時針)轉(zhuǎn)動,若杠桿保持靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動時,則我們說杠桿平衡了。根據(jù)實驗可確定杠桿平衡的條件是: 即動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積。 應(yīng)該注意所謂動力與阻力并無嚴(yán)格區(qū)別,比如天平測量物體質(zhì)量時,被測物對底盤的壓力與砝碼對底盤的壓力根本無需分清哪個是動力,哪個是阻力,它們在這里的區(qū)別僅在于使杠桿轉(zhuǎn)動的方向不同而已。 4、滑輪的實質(zhì)是什么 滑輪實質(zhì)是變形的,可連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿。定滑輪的支點是轉(zhuǎn)動軸,動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑,由杠桿的平衡條件可知,定滑輪是等臂杠桿,故使用定滑輪不能省力;動滑輪的支點是那段上端固定的繩子與動滑輪相切的點,動力臂是滑輪的直徑,阻力臂是滑輪的半徑,由杠桿的平衡條件可知,動滑輪的動力臂是阻力臂的2倍,動力就是阻力的,所以動滑輪能省一半力。 5、怎樣判斷滑輪組的用力情況? 使用滑輪組提重物時,若忽略滑輪和軸之間的摩擦以及繩重,則重物和動滑輪由幾段繩子承擔(dān),提起重物的力就等于總重量的幾分之一,即F=。因此判斷用力情況的關(guān)鍵是弄清幾段繩子承擔(dān)動滑輪和重物的總重。 用“隔離法”,把重物和動滑輪從滑輪組中“隔離”出來,就很容易弄清直接與動滑輪連接的繩子的根數(shù)n,在圖甲中我們用虛線把重物和動滑輪從滑輪組隔離,以重物和動滑輪為研究對象,有四根繩子承擔(dān)動滑輪及重物,所以用力F=。同理,分析乙圖可知,提起重物及動滑輪的力F=。 從上面還可以看出,同一個滑輪組,繩子的繞法不同,省力的情況也不同,繩端固定在動滑輪上比固定在定滑輪上更省力。 6、正確理解“功”的意義 物理學(xué)上引入功的概念,并定為:一個物質(zhì)受到力的作用,并在力的方向上通過一 段距離,稱這個力對物體作了功。 功和日常生活中常常講的“工作”很相似,但兩者并不相同?!肮ぷ鳌钡暮x比較廣泛,它是指用體力勞動或腦力勞動來完成的任何一種活動,物理學(xué)中功的含義要狹窄得多,但是比較嚴(yán)格。 功是由兩個因素決定的,一個是作用力,一個是作用力方向上物體通過的路程,兩者缺一不可。下列三種情況對物體都沒有做功: ⑴物體移動了一段距離,但沒有受到力的作用。例如物體在光滑水平面做勻速運(yùn)動,在水平方向沒有受到阻力,也沒有受到動力,物體由于慣性而運(yùn)動,因而沒有力對物體做功。 ⑵物體受到力的作用,但沒有沿力的方向通過距離,例如,用力推車,車沒有推動。推車的力沒有對物體做功。又如,一個人舉著重物不動,他對重物的舉力沒有對重物做功。 ⑶物體受到了力的作用,也通過了距離.但物體移動的距離跟物體受到力的方向垂直.例如,手用豎直向上的拉力提水桶,沿水平方向移動距離,水桶沒有在豎直方向上移動距離,這個拉力也沒有對水桶做功。 7、正確理解功率的概念 功率是表示物體做功快慢的物理量。功率和功是兩個不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。功率大,表示單位時間內(nèi)做功多。功率是由物體所做的功和完成這個功所用的時間兩個因素決定的。從公式P=可知,相同的時間內(nèi)做功多的,功率大;做相同的功,所用時間少的,功率大。 ∵W=F˙S ∴P==F˙v 物體在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做勻速直線運(yùn)動,則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。 在功率P一定時,力F與速度V成反比。當(dāng)汽車上坡時,司機(jī)采取換擋的辦法,減小速度,以獲得較大的牽引力。 8、機(jī)械效率等于有用功跟總功的比值,它與機(jī)械是否省力和機(jī)械功率大小,做功多少是無關(guān)的,一般情況下,省力的機(jī)械效率低。 9、測滑輪組的機(jī)械效率,在這分組實驗中,應(yīng)把根據(jù)原理圖裝配器材,為培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰?,老師?yīng)讓學(xué)生知道本實驗的原理,按排實驗步驟,裝配器材,設(shè)計表格,以達(dá)到逐步發(fā)展學(xué)生實驗?zāi)芰Φ哪康摹? 10、關(guān)于本節(jié)課文后面的實驗思考題,應(yīng)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自己解答,必要時,教師也可作適當(dāng)提示或組織學(xué)生討論三個問題,可按如下思路分析(題目略): (1)因為W總=W有用+W額外 所以= = 一般情況下,同一滑輪組掛不同的鉤碼時,W額外變化不大,因而可以近似地認(rèn)為其不變,但掛不同鉤碼時,W有用不同,由上式可知,這時機(jī)械效率η也不同。 (2)兩滑輪組同時掛2個鉤碼時,當(dāng)提升相同高度時,W有用是相同的,此過程中,滑輪組所做的額外功主要為提升滑輪,所做功與克服摩擦力所做功之和,因第二種滑輪組提升的動滑輪為2個,它需做的額外功大于第一種滑輪組需做的額外功。故由上式即可知,第二種滑輪組的機(jī)械效率比第一種的小。 (3)提高滑輪組機(jī)械效率的主要措施有:使滑輪組在滿載情況下工作,以增大有用功在總功中的比例,在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤滑油,以減小摩擦阻力,減小滑輪組中動滑輪的自重等,即在有用功一定的情況下,減少額外功,提高效率。 11、能是物理學(xué)中的重要概念,比較抽象,不易理解,只要求學(xué)生知道物體做功的本領(lǐng)叫做能(或能量),物體能夠做多少功,它就具有多少能。 12、用生活實例共同探討動能和勢能的大小與哪些因素有關(guān),在生活實例及課本中提出的一系列問題的討論中歸納出有關(guān)的結(jié)論。 13、“機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律”可以分兩個層次進(jìn)行。 (1)通過觀察實驗與實例分析,得出機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化的結(jié)論。 (2)說明機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化后再考慮到“守恒”的概念,事例應(yīng)由簡到較復(fù)雜的先后順序考慮進(jìn)行分析歸納,盡量應(yīng)用貼近學(xué)生生活的事例,及簡單明了的實驗進(jìn)行講解。 【例題選講】 例1、 畫出下列圖中所示的杠桿(支點為O)的力臂。 解: 例2、 扁擔(dān)長m,兩端物體的重力分別為G1=500N,G2=300N。若不考慮扁擔(dān)的重力。⑴人的肩頭應(yīng)在什么位置,扁擔(dān)才平衡?⑵若扁擔(dān)兩端同時增加G=100N的重力,肩頭應(yīng)在什么位置? 解:⑴以肩為支點,前后兩物體作用力的力臂分別 扁擔(dān)平衡時,有 500NN ∴) (2)扁擔(dān)兩端同時增加100N重力后 F1’ =(500+100)N=600N F2’=(300+100)N=400N F1’·1’=F2’(-1’) 解得1’=0.8m(肩頭距前面物體0.8m) 例3、一根長為的均勻木條,支點在中點時正好平衡,如果把其左端的一半鋸下迭放在剩余部分上面(如圖)木條還能保持平衡嗎?為什么? 解:根據(jù)杠桿平衡的條件來分析,但不能直接代公式,把左端鋸下的木條迭放在剩余部分上面,當(dāng)不知能否平衡,所以須先分別算出各段重力對支點O的力距(F· l)。 畫出杠桿的示意圖,設(shè)木條重G = ∵ ∴木條不能保持平衡 例4、有一個結(jié)構(gòu)不明的滑輪組,只知道拉力F向下拉繩子時,每拉下12m,重物就上升3m,拉力F=400N,重物為多大,試畫出滑輪的結(jié)構(gòu)圖。 解:對于滑輪組的問題,要弄清:(1)繩端移動的距離s與重物上升的距離h,繩子的段數(shù)n之間的關(guān)系是s=nh; (2)判斷滑輪組繞繩的段數(shù)的方法,用一條虛線把動滑輪組和定滑輪“切割”開,再數(shù)直接與動滑輪組相連的“繩子段”有幾(n)個,就有幾(n)段繩; (3)滑輪組上的繩的繞法有兩種:一是將繩的一端固定在動滑輪的鉤上,拉力方向向上。二是將繩的一端固定在定滑輪的鉤上,拉力方向向下。 s=nh n= F= G=nF=4400N=1600N 滑輪組的結(jié)構(gòu)如圖所示 例5、如圖甲所示,用F=10N的力,拉著物體在地面上勻速運(yùn)動,則物體與地面的摩擦力是多大?若物體向前移動1m,繩子要拉過多少m? 解:由圖甲可知,滑輪組用3段繩子拉物體運(yùn)動,我們對滑輪B及物體進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,設(shè)摩擦力為f。 F1=3F,f=F1’ 而F1’=F1則f=F1=3F=3 若物體移動1m,動滑輪上三段繩子都要移動1m,故繩子自由端需拉過3m。 例6、用100N水平拉力,將質(zhì)量為100kg的物體沿水平地面勻速拉動10m,則拉力對物體做多少功?重力對物體做多少功?物體受到的阻力是多少? 解:物體在水平面上作勻速直線運(yùn)動,共受四個力作用,水平方向有拉力F和磨擦力f,豎直方向有重力G和支持力N,物體受力情況如圖所示,物體沿拉力F方向移動10m,拉力F做功: WF=F 重力G的方向與物體移動方向垂直,重力做功為零,WG=0。因物體在水平面上作勻速直線運(yùn)動,根據(jù)N頓第一定律 可知:f=F=100N。 例7、一臺拖拉機(jī)耕地的最大牽引力是2.5N,若每小時拖拉機(jī)行駛7.2千m,它的功率多大?每小時作功多少? 解:拖拉機(jī)功率: 拖拉機(jī)速度: ∴ 拖拉機(jī)每小時作功: 例8、在100m深的礦井里,每分鐘積水9m3,要想不讓水留在礦井里,應(yīng)該用至少多大功率的水泵抽水? 解:每分鐘泵抽起水的重力G=,水泵克服重力做功,完成這些功所需時間 ∴ = =147000W=147(kW) 例9、某人用如圖所示的滑輪組(不計磨擦)提升某一重物,所用拉力F為200N,若滑輪組的機(jī)械效率為80%。求(1)被提升的物重?(2)動滑輪重? 解:(1) ∴ (2) 有 例10、測“滑輪組機(jī)械效率”的實驗中所用的測量儀器有___________________________ (1)畫出測量由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組的機(jī)械效率裝置示意圖 (2)若動滑輪重0.5牛,彈簧秤測量范圍是0~2.5牛,則實驗時,被提起的重物不得超____。 (3)為記錄本實驗的數(shù)據(jù),請你設(shè)計一個表格 (4)實驗時,必須使彈簧秤做____________________運(yùn)動。 答:(1)需要的器材有a彈簧秤、b鐵架臺、c刻度尺一把、d鉤碼一盒、e定滑輪及動滑輪各一個f2—3米長的細(xì)繩一條、g鐵夾子一個 (2)(G重+G滑輪)=F G重+G滑輪=3F G重=3F- G滑輪 =3×2.5牛-0.5牛 =7牛 (3)實驗表格 拉力F(牛) 鉤碼重G(牛) 彈簧秤上的線移動的距離S米 鉤碼升起的高度h(米) 有用功 W有用(焦) 總功 W總(焦) 機(jī)械效率 η(%) (4)彈簧秤必須做勻速直線運(yùn)動 例11、如圖是一個豎直放置的半圓軌道半徑R=1米,G=1牛的小球從A點由靜止?jié)L下, (1)小球滾到最低點O時重力做功W多大。 (2)小球滾到與A點等高的B點后還能上升嗎? 解:(1)小球由A運(yùn)動到O,豎直方向移動的距離h=R=1米, 故重力做功W=Gh=1×1焦=1焦 (2)由B點與A點等高,小球在B點的勢能與A點的勢能相等,由機(jī)械能守恒定律可知,小球到B點后不能再上升。 例12、射箭時,能的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的,為什么拉滿弓時射出的箭速度更快? 解:拉弓時,使弓形變,人對弓做功轉(zhuǎn)化為弓的彈性勢能。放手后,弓對箭 做功,弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能使箭以很大速度射出,弓弦拉得越開(即拉滿弓)弓的形變越厲害,弓所儲藏的彈性勢能越多,箭射出時的動能更大,速度也更快。 例13、判斷下列幾種情況下物體的動能、勢能是否變化?是增大還是減??? (1)汽車沿著斜坡勻速上行 (2)電梯上升得越來越快 (3)皮球在空中下落 (4)汽車在平直馬路上勻速前進(jìn) 答(1)汽車沿斜坡勻速上行的過程中,汽車的高度越來越高,所以它的勢能增大,由于汽車速度保持不變,所以它的動能不變。 (2)電梯上升,高度增加,所以電梯的勢能增加,電梯速度越來越快,所以它的動能不斷增加。 (3)皮球從空中下落,高度越來越小,速度越來越大,所以皮球的勢能減小,動能增大。 (4)汽車在平直馬路上勻速前進(jìn),它的高度不變,速度也不變,所以汽車的動能和勢能都沒有發(fā)生變化。 例14、動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時,有什么規(guī)律 答:物體具有的勢能和動能是可以相互轉(zhuǎn)化的。在勢能和動能相互轉(zhuǎn)化中,機(jī)械能的總量保持不變,這就是物理學(xué)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律。 例15、圖中所示裝置的機(jī)械效率是90%,物體A在拉力F的作用下,以1.5米/秒的速度在水平面上勻速移動。已知物體A重200牛,A運(yùn)動時受的阻力是72牛,求拉力F的功率。 解:∵η= ∴F= 拉力F的功率: P=FV拉=F 專題訓(xùn)練 一.選擇題 1.在圖中的四種情境中,人對物體做功的是( ) 2.如圖所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物體A勻速移動5m,物體A受到地面的摩擦力為5N,不計滑輪、繩子的重力及摩擦,拉力F做的功 ( ) A.50J B.25J C.100J D.200J 3.下列說法中,最接近實際情況的是 ( ) A.成年人走兩步的距離大約是1.5m B.家用白熾燈功率約為1000W. C.一名中學(xué)生體重約為50N. D.物理課本質(zhì)量是16kg. 4.圖3中的鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鐵锨都屬于杠桿,其中費力杠桿是( ) 圖3 圖4 5.如圖4所示,杠桿AOB的A端掛重為GA的物體,B端掛重GB的物體,杠桿處于平衡狀態(tài),AO=BO,杠桿自身重力不計,則 ( ) A.GA=GB B.GA- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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