簡單機械知識點總結和經(jīng)典題型

物體在力的方向上移動的距離S 功W Fs 作用在物體上的力F 典型不做功的三種情況 1 功 知識結構 如果一個力作用到物體上 物體在這個力的方向上移動了一段距離 這個力對物體做了功 功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積 W Fs 功與時間的比叫功率 功率表示做功的快慢 數(shù)值上等于單位時間內(nèi)所做的功 基本概念 1 功 22 功率 1 做功的兩個必要因素 2 三種不做功的情況 注重概念的理解 作用在物體上的力F 物體在力的方向上通過的距離s 有力 但在力的方向上通過的距離為零 通過了距離 但在距離的方向上沒有力的作用 有力且通過距離 但力和距離的方向相互垂直 知識的遷移 物理意義 物理量 計算公式 單位 做功的快慢 功率 t s 功率越大 表示單位時間內(nèi)所做的功越多 即做功越快 W 1J S1W即1J S表示物體 s的時間內(nèi)做功1J 1KW 103W1MW 106W 定義 用單位時間內(nèi)做的功來表示 1 物理意義 表示物體做功快慢的物理量 3 定義式 4 功率的單位 瓦 W 千瓦 kw 功率概念 2 定義 功跟完成這些功所用時間的比值 1w 1J S 轉(zhuǎn)化 動能 重力勢能 彈性勢能 速度 高度 形變程度 機械能 質(zhì)量 質(zhì)量 守恒 2 機械能 物體由于運動而具有的能叫動能 物體的質(zhì)量越大 運動速度越大 動能越大 在地球表面附近 物體由于高度所決定的能叫重力勢能 物體的質(zhì)量越大 位置越高 重力勢能越大 物體由于彈性形變而具有的能叫彈性勢能 物體的彈性形變越大 彈性勢能就越大 動能 重力勢能及彈性勢能統(tǒng)稱為機械能 動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化 如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化 機械能守恒 3 動能和勢能 4 機械能及其轉(zhuǎn)化 第十二章簡單機械 思維感悟成體系 思維感悟成體系 杠桿 定義 簡單機械 杠桿平衡條件 動滑輪及實質(zhì) 五要素 分類 滑輪 機械效率 定滑輪及實質(zhì) 滑輪組 定義 實質(zhì) 特點 固定點 距離 力的作用線是指通過力的作用點沿力的方向所畫的虛直線 怎樣畫杠桿的力臂 例 F1 O L1 L2 F3 F2 L3 杠桿的力臂 在杠桿上 一定或不一定 力臂 為0 可或不可 不一定 可 L1 L2F1 F2 L1F2 L1 L2F1 F2 1 杠桿的分類 省力 費距離 省距離 費力 既不省力也不省距離 既省力又省距離的杠桿是沒有的 例題 在 探究杠桿的平衡條件 實驗中 應先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母 使杠桿在位置平衡 這樣做是為了便于測量 如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高 則可將右端的平衡螺母向調(diào)節(jié) 或?qū)⒆蠖说钠胶饴菽赶蛘{(diào)節(jié) 上圖是小明同學三次實驗的情景 實驗時所用的每個鉤碼重0 5N 杠桿上每一格長5cm 部分實驗數(shù)據(jù)已記錄在下表中 1 將表格中的實驗數(shù)據(jù)補充完整 2 小明的第3次實驗存在錯誤 其錯誤是 3 該實驗中進行多次實驗的目的是什么 水平 力臂 哪邊高往哪邊調(diào) 左右螺母方向相同 L1測量錯誤 避免偶然性 使結果更具有普遍性 消除杠桿自身重力的影響 探究過程中 調(diào)節(jié)物體所在的位置 使杠桿在水平位 考點2 力臂作圖 例2 在圖中畫出力F1的力臂l1和力臂l2對應的力F2 思維點撥 力臂的畫法 1 首先確定支點O 2 畫動力及阻力作用線 3 從支點O向力的作用線作垂線 畫出垂足 則支點到垂足的距離就是力臂 4 力臂用大括號表示范圍并在旁邊標上字母l1或l2 可以歸納為 一找支點 二畫線 三連距離 四標記 如圖所示為釣魚竿釣魚的示意圖 O為支點 F1表示手對釣魚竿的作用力 請完成下列問題 1 在圖中畫出魚線對釣魚竿拉力F2的力臂l2 2 釣魚竿屬于 杠桿 選填 省力 費力 或 等臂 費力 L2 2 用杠桿平衡條件解決變力問題 例題 如圖所示 作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F 將杠桿緩慢地由位置A拉至水平位置 力F在這個過程中 A 變大B 變小C 不變D 先變大后變小 圖10 第十二章簡單機械 回眸教材析知識 二 滑輪和滑輪組 觀察圖12 1人們利用簡單機械的情景 其中甲利用的是滑輪 目的是省力 但費了距離 乙用的是滑輪 不省力 但改變了 使操作更為方便 要想既省力又改變力的方向 就可以將兩者組合 組成 起重機上的滑輪組合就是實例之一 圖12 1 ti 等臂杠桿 省力杠桿 定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿動滑輪的實質(zhì)是一個動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿 L1 L2 不能省力 但能改變力的方向 能省一半的力 有沒有又省力又能改變力的方向的滑輪 滑輪組 用這些滑輪將500牛的物體勻速提起 所用拉力分別為多少 不考慮摩擦和滑輪重為20牛 n 2 n 2 n 3 若物體移動1米 則繩子自由端分別移動多少米 滑輪組拉力大小與重力大小的關系 動滑輪和重物由幾段繩子承重 拉力就是總重的幾分之一 拉力與重物移動距離的關系 繩子自由端移動的距離是重物移動距離的n倍 s nh 解析 n應為整數(shù)n 4應用兩 動 兩 定 滑輪組 繩子固定端在定滑輪下最多能提起 例一根繩子最多能承受300N的拉力 要提起1000N的重物 應用什么樣的滑輪組 動滑輪重力不計要求向下拉且滑輪個數(shù)最少 用這個滑輪組最多能提起多重的物體 例題 如圖8所示裝置 繩重及摩擦不計 1 請利用圖示的3個滑論 補畫該滑輪組完整的繞線 2 當物重為50N時 繩端需用20N的拉力才能使物體勻速上升 此時該滑輪組的機械效率為多少 3 如果繩子能承受的最大拉力為60N 那么該滑輪組的最大機械效率為多少 圖8 已知 F 20N G物 50N n 4求 1 2 最大 解 W有 W總 Gh Fs Gh Fnh G Fn 50N 20N 4 62 5 G動 nF G 4 20N 50N 30N G物最大 nF最大 G動 4 60N 30N 210N G物最大 F最大n 210N 60N 4 87 5 先里后外 奇動偶定 動定交錯 第十二章簡單機械 回眸教材析知識 三 機械效率 機械效率是指有用功跟總功的 不同機械的機械效率表達式 公式 斜面 定滑輪 動滑輪 滑輪組 提高機械效率的方法 減小機械自重 減小機件間的摩擦 用百分數(shù)表示 總小于1 比值 W總 W有用 Gh Fs Gh Fs Gh Fh G F Gh Fs Gh F2h G 2F Gh Fs Gh Fnh G nF 第十二章簡單機械 典例精析把方向 典例1 杠桿平衡條件的應用例1如圖12 2所示 杠桿OA可繞支點O轉(zhuǎn)動 B處掛一重物G A處用一豎直力F 當杠桿和豎直墻之間夾角逐漸增大時 為了使杠桿平衡 則 A F大小不變 但F GB F大小不變 但F GC F逐漸減小 但F GD F逐漸增大 但F G 圖12 2 典例精析把方向 第十二章簡單機械 典例精析把方向 解析 當杠桿和豎直墻之間夾角逐漸增大時 由于動力是豎直向上的 所以 動力臂和阻力臂的比值是不變的 由杠桿平衡條件 可得 力的大小不變 F2 F1 L1 L2 第十二章簡單機械 典例精析把方向 典例2 滑輪組的應用與設計例2用滑輪組提升重物 請在圖12 3中畫出拉力F 的繩子的繞法 不計動滑輪 繩重和摩擦 答案 如圖12 4所示 圖12 4 3 G 圖12 3 第十二章簡單機械 典例精析把方向 解析 一定一動兩個滑輪 即可以組成兩段繩子承擔重物的滑輪組 也可以組成三段繩子承擔的 連接三段繩子承擔的 繞線時應從動滑輪上開始繞起 方法拓展 滑輪組提升 或水平拉 物體時 承擔重物繩子的股數(shù)的判斷和根據(jù)題目的具體要求來設計滑輪組的組裝 根據(jù)公式n 求出繩子的股數(shù) 然后利用 奇動偶定 原則解決相關問題 G物 G動 F 典例3 機械效率的探究例3用如圖12 5所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率 實驗時 豎直向上勻速拉動彈簧測力計 使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升 第十二章簡單機械 典例精析把方向 圖12 5 第十二章簡單機械 典例精析把方向 1 實驗中 將杠桿拉至圖中虛線位置 測力計的示數(shù)F為N 鉤碼總重G為1 0N 鉤碼上升高度h為0 1m 測力計移動距離s為0 3m 則杠桿的機械效率為 請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因 2 為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關 一位同學用該實驗裝置 先后將鉤碼掛在A B兩點 測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù) 0 5 66 7 由于使用杠桿時需 要克服杠桿自重 克服摩擦力 等做功 第十二章簡單機械 典例精析把方向 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 能否得出 杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關 鉤碼越重其效率越高 的結論 答 請簡要說明兩條理由 解析 測力計的讀數(shù)要注意量程和分度值 這里的分度值是0 1N 用公式 計算機械效率 對于杠桿而言 額外功主要是克服杠桿自身的重力所做的功 提高效率可以選減小杠桿自重 增大物重等 但是要在支點和懸掛點不變的情況下使用 不能 兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置 僅根據(jù)一次對比實驗所得結論是不可靠的 W總 W有用 第十二章簡單機械 典例精析把方向 知識點撥 杠桿的機械效率與滑輪的機械效率不同的是 杠桿的支點 懸掛點的改變都會使額外功的大小改變 即克服杠桿自重所做功改變 第十二章簡單機械 實戰(zhàn)演習成高手 1 小明用兩個相同的滑輪組成不同的滑輪組 如圖12 6所示 分別將同一物體勻速提高到相同高度 滑輪組的機械效率分別為 1 2 下列關系正確的是 忽略繩重及摩擦 A F1 F2 1 2B F1 F2 1 2C F1 2 實戰(zhàn)演習成高手 圖12 6 第十二章簡單機械 實戰(zhàn)演習成高手 2 如圖12 7所示是一種拉桿式旅行箱的示意圖 使用時相當于一個 填 省力 或 費力 杠桿 若箱和物品共重100N 設此時動力臂是阻力臂的5倍 則抬起拉桿的力F為N 圖12 7 第十二章簡單機械 實戰(zhàn)演習成高手 3 如圖12 8所示 日常生活或生產(chǎn)實踐中使用的機械 能抽象為斜面的是 圖12 8 第十二章簡單機械 實戰(zhàn)演習成高手 4 如圖12 9所示 在豎直向上大小為10N的力F的作用下 重物A沿豎直方向勻速上升 已知重物A上升速度為0 2m s 不計滑輪重 繩重及繩與滑輪間的摩擦 則物體的重力大小和滑輪上升的速度分別為 A 20N0 4m sB 20N0 1m sC 5N0 4m sD 5N0 1m s 圖12 9 第十二章過關測試1 關于機械效率 功率 下列說法正確的是 A 機械效率大的機器功率大B 所做有用功越多 機械效率越高C 做功越快的機器機械效率高D 有用功永遠小于總功 所以機械效率一定小于1 第十二章簡單機械 試卷講評針對練 試卷講評針對練 第十二章簡單機械 試卷講評針對練 第十二章過關測試2 已知甲機器的機械效率是65 乙機器的機械效率是80 那么下列說法中正確的是 A 甲機器一定比乙機器省力B 甲