初中物理滑輪組的解題方法能量功和效率

關(guān)于初中物理滑輪組的解題方法能量功和效率第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月一、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在此過程中總能量保持不變．第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

幾種能量轉(zhuǎn)化形式：膠片感光——光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

激光切割金屬——光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

剎車——機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

光合作用——光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

后面的球?qū)⑶懊娴那笞沧摺竺娴那虻囊徊糠謩幽苻D(zhuǎn)移到前面球上

熱傳遞——內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月功是能量轉(zhuǎn)化的量度，一個力做多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移．二、功1．做功的兩個必要因素：

（1）作用在物體上的力

（2）物體在力的方向上通過的距離

2．公式：W=F?S

F為物體受到的力，單位為牛頓，N

S為物體在力的方向上通過的距離，單位為米，m

W為力F作的功，單位為焦耳，J第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

判斷力是否對物體做功的方法根據(jù)做功的兩個必要因素，以下三種情況下力沒有做功：

（1）物體沒有受到力的作用

如：物體在光滑的水平面上做勻速直線運(yùn)動，水平方向上不受外力，所以沒有力做功

（2）物體受到力的作用，但沒有通過一段距離

如：用手推車但沒有推動，車受到力但沒有移動，所以推力不做功

（3）物體受到力且通過一段距離，但物體移動的距離和力的方向垂直。如：用手提著瓶子前進(jìn)移動距離，手對瓶子的拉力與前進(jìn)的距離方向垂直，該力也不做功第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1．表示做功快慢的物理量，大小等于力F在單位時間內(nèi)做的功，

即：

P=W/T

P的單位為瓦特，W

2．比較功率大小的方法

（1）當(dāng)做的總功大小相等時，所用時間越少，功率越大

（2）當(dāng)所用時間相等時，做的總功越多，功率越大

（3）當(dāng)做的總功和時間都不相等時，則通過計算比較功率大小三、功率第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

所以司機(jī)在上坡時通過換低檔位減速來增大牽引力．3．計算功率的公式：P=F?V

由P=W/T，W=F?S，S=V?T可以推導(dǎo)得到：

P=W/T=F?S/

T=F?V?T/T=F?V

由此公式可知：

當(dāng)P恒定不變時，V越大，F(xiàn)越??；V越小，F(xiàn)越大第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單機(jī)械總是和力和做功的問題聯(lián)系在一起，初中階段主要研究的簡單機(jī)械有杠桿，滑輪，滑輪組，轉(zhuǎn)軸和斜面．四、簡單機(jī)械第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、杠桿1．定義：在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒（剛體）叫做杠桿．

2．杠桿的七要素：

支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點

動力作用點：動力的作用點（重心，浮心）

阻力作用點：阻力的作用點

動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1

阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2

動力臂：支點到動力作用線的距離L1

阻力臂：支點到阻力作用線的距離L2第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．畫力臂的方法

（1）確定支點

（2）畫力的作用線（虛線）

（3）過支點畫力的作用線的垂線（標(biāo)上垂足），即為力臂

4．動力和阻力的作用效果

其中一個力使杠桿繞支點順時針轉(zhuǎn)動，另一個力使杠桿繞支點逆時針轉(zhuǎn)動．第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．平衡狀態(tài)：靜止或勻速轉(zhuǎn)動

2．杠桿的平衡條件：

動力×動力臂=阻力×阻力臂

（正力矩=反力矩）

F1?L1

=F2?L2，F(xiàn)1/

L2=F2/

L1

意義：動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之幾

3．探究F1/

L2=F2/

L1時注意的問題：

（1）實驗前要先調(diào)整杠桿兩端的平衡螺母，是杠桿在水平位置平衡

（2）在實驗時，不能移動平衡螺母

（3）在加減或移動鉤碼時，要是杠桿在水平位置平衡

（4）實驗不能只憑一組數(shù)據(jù)得到的結(jié)論，必須在多次實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析杠桿的平衡條件

第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

杠桿的應(yīng)用1．省力杠桿

特點：動力臂大于阻力臂（L1

>L2），省力費距離

實例：鉗子、撬棍、剎車踏板、鍘刀、瓶蓋起子2．費力杠桿

特點：動力臂小于阻力臂（L1

<L2），費力省距離

實例：鑷子、釣魚竿、縫紉機(jī)踏板、人的前臂、理發(fā)剪子、攝影機(jī)搖桿等．

3．等臂杠桿

特點：動力臂等于阻力臂（L1

=L2），不省力也不費力

實例：天平、定滑輪第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

滑輪

1．定義和構(gòu)造：周邊有小槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪，叫做滑輪．

構(gòu)造：框，轉(zhuǎn)軸，帶槽的小輪

2．分類及特點：滑輪分定滑輪、動滑輪和滑輪組．

（1）定滑輪：使用時，軸固定不動，不能省力，但能改變力的方向，相當(dāng)于等臂杠桿．（如圖甲所示）

（2）動滑輪：使用時，滑輪軸隨重物一起運(yùn)動，能省一半的力，但不能改變力的方向．相當(dāng)于動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿．（如圖乙所示）

第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）滑輪組：由定滑輪和動滑輪組合成的簡單機(jī)械．使用時，滑輪和重物的總重力由幾股繩子承擔(dān)，每股繩子的受力就為總重力的幾分之幾．即：G總=G輪+G物，

F=1/nG總

且，重物上升h，繩子的自由端拉動距離為S=nh第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

斜面也是一種簡單機(jī)械，如不計摩擦力，斜面場L是斜面高h(yuǎn)的幾倍，勻速把物體沿斜面上推時的推力F就是物重的幾分之幾，即：F?L=G?h，F(xiàn)=G?h/L斜面第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

所有的機(jī)械只能省力不能省功，即不能省能量．第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

杠桿最小動力的求解由杠桿平衡條件可以知道，在阻力和阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力可以越小，所以問題實際上就是找到最大的動力臂．一般步驟為：

1．確定杠桿轉(zhuǎn)動的支點，找到最大動力臂2．根據(jù)杠桿的轉(zhuǎn)動情況，確定動力的方向3．列力矩平衡方程求解找最大動力臂一般有兩種情況：（1）當(dāng)力的作用點已知時，最大動力臂就為支點到動力作用點的距離（2）當(dāng)動力的作用點未知時，則要根據(jù)杠桿的幾何特征求解，如圓上的最遠(yuǎn)距離為直徑長，直角三角形的斜邊大于直角邊等第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

滑輪組的承重繩子股數(shù)n的確定方法和組裝方法1．滑輪組承重繩子股數(shù)的確定方法（1）確定哪些是定滑輪，哪些是動滑輪（2）在定滑輪和動滑輪之間畫一條線，看與定滑輪相連的有幾段繩子，則承重的繩子股數(shù)n就為幾．2．滑輪組的簡單組裝方法（1）承重繩子股數(shù)n是奇數(shù)時，繩子一端固定在定滑輪的掛鉤上，然后依次穿過各個滑輪．（2）承重繩子股數(shù)n是偶數(shù)時，繩子一端固定在動滑輪的掛鉤上，然后依次穿過各個滑輪．

3．計算繩子的最少股數(shù)時，如果出現(xiàn)小數(shù)，四舍五入都要入不能舍．如需要3．2股，則取4股，不取3股．第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

機(jī)械效率

1．幾個概念有用功：對我們有用的功或?qū)嶋H所需要的功叫做有用功額外功：不需要，但不能避免的額外消耗的功叫做額外功總功：有用功和額外功的總和叫做總功．機(jī)械功率：有用功和總功的比值叫做某個機(jī)械裝置的機(jī)械功率即：η=W用

/W總

×100%實際使用機(jī)械過程中，機(jī)械本身受到重力，機(jī)件之間，物體和機(jī)件之間摩擦力總是存在，所以額外功總是存在，機(jī)械效率總會小于1，即達(dá)不到100%．第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

滑輪組的機(jī)械效率求解用滑輪組勻速提升重物，或拉物體勻速移動一段距離，有用功：為重物的重力勢能增加量，即：G物．H（注意不是G總．H）或在平面上克服摩擦力做的功f．s總功：拉繩子的力與繩子末端前進(jìn)的距離的乘積，即：F．S繩勻速提升重物時，如果摩擦力和繩子的重力不計，則滑輪組的機(jī)械效率小于1的原因是動滑輪也存在重力．此時滑輪組的機(jī)械效率只與所提升重物的重力和動滑輪重力的比值有關(guān)，與繩子的繞法（即承重繩子股數(shù)n）無關(guān)．第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

注意：一般而言，機(jī)械效率不是恒定不變的，如滑輪組在提升不同重量的物體時，機(jī)械效率不同．除非題目中指出某個機(jī)械的機(jī)械效率不變．第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月