《中考物理總復習》專題八 簡單機械 功和功率

1、專題八 簡單機械 功和功率 專題八簡單機械功和功率對應學生用書起始頁碼 頁簡單機械、功和功率簡單機械杠桿定義：在力的作用下可繞固定點轉動的硬棒稱為杠桿五要素：支點（）、動力（）、阻力（）、動力臂（）、阻力臂（）杠桿的平衡條件：分類省力杠桿：，費力杠桿：，等臂杠桿：， 滑輪定滑輪實質：等臂杠桿特點：不省力，但能改變拉力方向，動滑輪實質：動力臂是阻力臂 倍的杠桿特點：省一半力，但費一倍距離，滑輪組實質：由定滑輪和動滑輪組合而成的機械特點：既可省力，又可改變拉力方向，但費距離， 輪軸定義：由具有公共轉軸的輪和軸組成的機械特點動力作用在輪上時，省力、費距離動力作用在軸上時，費力、省距離實質：杠桿的變形

2、功和功率功定義：力與物體在力的方向上通過的距離的乘積叫作機械功，簡稱功對物體做功的兩個必要條件：一是作用在物體上的力，二是物體在這個力的方向上移動的距離定義式：單位：焦耳，簡稱焦，符號是 ， 功率定義：功與做功所用時間之比叫作功率，它的大小等于單位時間內(nèi)所做的功定義式：導出式：單位：瓦特，簡稱瓦，符號是 ， 單位換算： ， 機械效率三種功：有用功（有）、額外功（額）、總功（總），總有額定義：有用功與總功的比值，叫作機械效率定義式：有總物理意義：反映機械做功性能的好壞影響因素：機械自重、摩擦、被提升物體的重力等提高機械效率的方法：減輕機械自重，減小機械摩擦，增大被提升物體重力等考點一 簡單機械

3、一、杠桿力臂的畫法確定支點 ：假設杠桿轉動，找杠桿上相對靜止的點即為支點。 如圖甲所示。確定動力、阻力作用線：從動力、阻力作用點沿力的方向分別作一帶箭頭的線段，其所在直線為力的作用線，如圖乙所示。作力臂：從支點向力的作用線作垂線段，支點到垂足間的距離為力臂，力臂用虛線（或實線）表示并用大括號（或帶箭頭的 年中考 年模擬 中考物理線段）標明，在旁邊標上字母 或 ，分別表示動力臂或阻力臂。如圖丙所示。 二、滑輪定滑輪實質：定滑輪實質上是一個等臂杠桿，如圖所示，定滑輪的中心軸可以看作杠桿的支點。 人施加的拉力為動力 ，被提升物體的重力為阻力 ，動力臂 和阻力臂 都是定滑輪的半徑，因此它是一個等臂杠桿

4、。動滑輪（）實質：動滑輪實質上是一個動力臂為阻力臂 倍的杠桿。 如圖所示，動滑輪在繩子固定端一側的切點是支點，而所施加的拉力和被提升物體的重力分別是動力和阻力，則動力臂和阻力臂分別是動滑輪的直徑和半徑。 因此它是一個動力臂為阻力臂 倍的省力杠桿，能省一半力，但比較費距離。（）用動滑輪提升重物時，若考慮動滑輪的重力，且不計繩重和摩擦，則動力克服的阻力應是物重和動滑輪的重力之和，即（物動）?；喗M（）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體用的力就是物重的幾分之一，即：動物。（）此式成立的條件：忽略滑輪的重力以及繩、輪的摩擦。若忽略摩擦但考慮動滑輪的重力時，此式變?yōu)?動（物動），其中 動為

5、動滑輪的重力， 為吊起動滑輪繩子的段數(shù)。（）判斷滑輪組用幾段繩子吊著物體的方法 切割分離法。在動滑輪與定滑輪之間畫一條水平虛線，與動滑輪相聯(lián)系的繩子的段數(shù)即為承擔重物繩子的段數(shù)。（）物體上升距離與繩子自由端移動的距離關系為：物繩。考點二 功、功率、機械效率 一、功率與功之間的關系功率表示做功的快慢，不表示做功的多少。 做功的多少由功率和時間兩個因素決定。討論 時要控制變量，如下 一定時 越大， 越小， 與 成反比 一定時 越大， 越大， 與 成正比 一定時 與 成正比 二、功率與力和速度的關系推導過程：上述關系式對功率的實際應用有較大的意義。 例如汽車發(fā)動機的功率一定時，由 可知，牽引力與速度

6、成反比，所以汽車爬坡時，司機采用的措施是換擋減速，以獲得更大的牽引力。一、常見的不做功的情況分類舉例有力沒距離物體懸掛不動，受重力和拉力，兩力不做功水平面上，推或拉大石頭，石頭不動，力不做功有距離沒力物體不受一切外力，在做勻速直線運動，沒有力對物體做功有力，有距離但力與運動方向垂直手提水桶，在水平方向移動了距離，手的拉力和重力不做功水平地面上滾動的足球，重力和支持力不做功斜面上下滑的物體，支持力不做功二、功、功率和機械效率的區(qū)別物理量物理意義定義符號公式單位說明功做功即能量的轉化有力作用在物體上，并且物體在力的方向上移動了一段距離，就說力對物體做了功功率做功的快慢功與做功所用時間之比機械效率反

7、映機械性能的物理量有用功與總功的比值有總無功率大小由功和時間共同決定，單獨強調某一方 面是錯誤的功率和機械效率是兩個不同的 物理量，它們之間沒有直接關系三、區(qū)別四種情況中的功和機械效率條件有額總物體勻速移動、拉力 、物體上升高度 、物重 、動滑輪重 動拉力 移動距離 有額動總 或總有額或 總動有總動動物體勻速移動、拉力 、物體上升高度 、物重 、動滑輪重 動拉力 移動距離 有額動總動有總或動動注： 為與動滑輪相連的繩子股數(shù)專題八 簡單機械 功和功率 續(xù)表條件有額總拉力 、物重 、物體勻速移動時與地面間的摩擦力 、物體移動距離 物、拉力 移動距離 有物 總物有總物物物注： 為與動滑輪相連的繩子股

8、數(shù)拉力 、物重 、斜面長 、斜面高、物體勻速移動時與斜面間摩擦力為 有額總 或總有總或說明不計繩重和繩與滑輪間的摩擦 人體杠桿幾乎每一臺機器中都少不了杠桿，就是在人體中也有許許多多的杠桿在起作用。 拿起一件東西，彎一下腰，甚至翹一下腳尖都是人體的杠桿在起作用，了解了人體的杠桿不僅可以增長物理知識，還能學會許多生理知識。其中，大部分為費力杠桿，也有小部分是等臂和省力杠桿。點一下頭或抬一下頭是靠杠桿的作用，杠桿的支點在脊柱之頂，支點前后各有肌肉，頭顱的重力是阻力。 支點前后的肌肉配合起來，有的收縮、有的拉長，配合起來形成低頭、仰頭，低頭比仰頭要省力。當曲肘把重物舉起來的時候，手臂也是一個杠桿。 肘

9、關節(jié)是支點，支點左右都有肌肉。 這是一種費力杠桿，舉起一定重量的物體，肌肉要花費 倍以上的力氣，雖然費力，但是可以省一定距離。當你把腳尖翹起來的時候，是腳跟后面的肌肉在起作用，腳跟是支點，重點落在腳尖和腳跟之間。 這是一個省力杠桿，肌肉的拉力比體重要小，而且腳越長越省力。如果你彎一下腰，肌肉就要付出接近 牛頓的拉力。 這是由于在腰部肌肉和脊骨之間形成的杠桿也是一個費力杠桿。所以在彎腰提起重物時，正確的姿勢是盡量使重物離身體近一些，以避免肌肉被拉傷。舉起地球“給我一個支點，我就能撬起地球！”，這是古代發(fā)現(xiàn)杠桿平衡條件的阿基米德說的話。阿基米德知道，如果利用杠桿，就能用一個最小的力，把無論多么重的

10、東西舉起來，只要把這個力放在杠桿的長臂上，而讓短臂對重物起作用。然而如果這個古代偉大科學家知道地球的質量是這么大，他也許就不會這樣夸口了。 讓我們設想阿基米德真的找到了另一個地球做支點；再設想他也做成了一根足夠長的杠桿。 你知道他得用多少時間才能把質量等于地球的一個重物舉起，哪怕只舉起 高呢？ 至少要 萬億年！對應學生用書起始頁碼 頁方法一 利用杠桿平衡條件求最小動力的方法 由 可知，當阻力、阻力臂一定時，動力臂越長，動力越小，當動力臂最長時，動力最小，要求最小動力，必須先找出最大動力臂。尋找最大動力臂的方法：（）當動力作用點確定后，支點到動力作用點的線段即為最大動力臂；（）動力作用點沒有規(guī)定

11、時，應看杠桿上哪一點離支點最遠，則這一點到支點的距離即為最大動力臂。作最小動力的方法：（）找到最大動力臂后，過動力作用點作動力臂的垂線段；（）動力和阻力作用于杠桿應使杠桿保持“平衡”，從而確定動力的方向。例 （ 遼寧本溪畢業(yè)練習，）圖甲是三國時期諸葛亮制作的諸葛連弩復原圖，圖乙是上弦裝置的簡化圖。 使用上弦裝置拉弓時，可將手柄 視為杠桿，其中 是支點、 為動力作用點、 為阻力作用點。 請在圖乙中畫出拉弓上弦時阻力的力臂 、作用在 點的最小動力 和動力臂 。解析根據(jù)杠桿平衡條件 ，可知在阻力和阻力臂一定的情況下，若想動力最小，則應使動力臂最長。答案 如圖所示 變式訓練 （ 黑龍江齊齊哈爾， 分）

12、如圖所示的杠桿（自重和摩擦不計）， 是支點， 處掛一重為 的物體，為保證杠桿在水平位置平衡，在中點 處沿 （選填“”、“”或“”）方向施加的力最小，為 。答案 解析 當沿 方向用力時，力臂為 ，當沿 或 方向用力時，對應的力臂均小于 ，故沿 方向力最小。 根據(jù)杠桿 年中考 年模擬 中考物理平衡條件可知， ，故最小力為 。方法二 提高滑輪組機械效率的方法 影響滑輪組機械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡單機械，用同一滑輪組提升重力為 的物體升高 時，滑輪組對物體做的功為有用功，而人對滑輪組的拉力 做的功為總功， 移動的距離 （ 為與動滑輪相連繩子的段數(shù)），則滑輪組的機械效率 有總；若不計摩擦，而

13、動滑輪的重為 ，那么提升動滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機械效率還可表示為 有有額 ，討論這個表達式可知，對于同一滑輪組（一定），提升重物越重，滑輪組的機械效率越高；而提升相同重物時，動滑輪越少、越輕的滑輪組，機械效率越高。提高滑輪組機械效率的方法（）減小額外功在總功中占的比例。 可采取改進機械結構、減小摩擦阻力等方法。 在滑輪的轉軸中加潤滑油，以減小摩擦阻力；或減小動滑輪的自重等。 即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高機械效率。 （）增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功。例 （ 福建， 分）如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用 、勻速提升重力為 、的 、兩物體，不計繩重和摩擦。 若 ，則 甲乙；若，則 。 （選填“”、“ ”或“”）解析 用同一個滑輪組提起不同的重物，所做的額外功不變，物體越重，有用功越大，所以有用功與總功的比值越大，機械效率越大，因此甲的效率大于乙的效率；根據(jù)題圖可知，動，動，時 。答案 若有用功相同，額外功越多，機械效率越低；若額外功相同，有用功越多，機械效率越高。解決此題的關鍵是搞清有用功、額外功、總功之間的關系和滑輪組的