经典简单机械功和机械能讲义中考专题复习有答案 13页

教学内容 简单机械　 ‎ ‎【基础知识】‎ 1、 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。‎ 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。‎ ‎②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。‎ 2、 五要素——组成杠杆示意图。‎ ‎①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。‎ ‎②动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。‎ ‎③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。‎ 说明 动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。‎ ‎ 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 ‎④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。‎ ‎⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。‎ 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签 ‎⑴ 找支点O；⑵ 画力的作用线（虚线）；⑶ 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷ 标力臂（大括号）。‎ 3、 研究杠杆的平衡条件：‎ ① 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。‎ ② 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。‎ ③ 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：‎ 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F1 / F2=l2 / l1‎ 解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。）‎ 解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。‎ ‎4、应用：‎ 名称 结 构 特 征 特 点 应用举例 省力 杠杆 动力臂 大于 阻力臂 省力、‎ 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀 费力 杠杆 动力臂 小于 阻力臂 费力、‎ 省距离 缝纫机踏板、起重臂 人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆 等臂 杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力 不费力 天平，定滑轮 说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。‎ 五、滑轮 1、 定滑轮：‎ ‎①定义：中间的轴固定不动的滑轮。‎ ‎②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆 ‎③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。‎ ‎④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）F=G 绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动 的距离SG(或速度vG)‎ 2、 动滑轮：‎ ‎①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，‎ 也可左右移动）‎ ‎②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍 的省力杠杆。‎ ‎③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。‎ ‎④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= 1 2G，只忽略轮轴间的摩擦则 拉力F= 1 2(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)‎ ‎【考点探究】‎ 考点一、正确画出力臂 ‎【例1】例1：如图1甲所示，轻质杆OA可绕O点转动，B处悬挂重物，A端用细绳通过顶部定滑轮被拉住时（定滑轮质量及摩擦不计），整个系统静止，请在图中画出杆OA所受各力的力臂。‎ ‎ ‎ ‎　　解析：力臂是从支点到力的作用线的距离，先找到支点的位置，可让杠杆试着运动看它绕哪一点转动，这一点即为该杠杆的支点（图中O点）。力的作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线，但作力臂时，应根据实际情况来确定是否需要画力的作用线及应沿力的方向还是逆力的方向画力的作用线。‎ 考点二、杠杆平衡条件的应用 ‎【例2】某同学从市场买了一条6kg的鱼，他想粗略验证鱼的质量，他手中只有一支量程为20N的弹簧测力计和一根均匀直尺，在保证鱼的完整的情况下，请你设计一种验证方法。‎ ‎ ‎ ‎ 　　解析：运用杠杆平衡条件，如图2所示，将直尺当杠杆，把直尺的一端放在桌子的边缘当支点，在直尺的另一端挂上弹簧测力计，在直尺的适当位置挂上鱼，调节鱼的位置，使杠杆平衡，利用杠杆的平衡条件可验证。‎ 考点三 定滑轮与动滑轮的判断 ‎【例3】如图3所示，不计滑轮及绳重，以及滑轮与绳之间的摩擦，水平拉力为F，物体的重力为G，且在水平面上匀速向右滑动，物体所受的摩擦力的大小等于（   ）‎ ‎ 　　A．F       B．G       C．G/2      D．F/2‎ ‎ ‎ 解析：通常我们使用动滑轮时，动力作用在绳子未端，阻力作用在轴上，此时使用动滑轮省一半力。此题中动力加在轴上，相当于前面的阻力，而此时作用在绳子上的力与地面对物体的摩擦力相等，这个力相当于一般情况下的动力，因此可得关系f＝F/2。‎ 答案：D ‎【中考题】‎ ‎1．（2分）（2013•永州）如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态．如果两侧各去掉一个钩码，下列说法正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 左端下沉 B．‎ 右端下沉 C．‎ 仍然平衡 D．‎ 无法判断 ‎2．（2013连云港）下列四种情形中所使用的杠杆属千省力杠杆的是　　‎ ‎3．（3分）（2013•绵阳）骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 缩短上坡过程中所走的路程 B．‎ 减少上坡过程中所做的功 ‎　‎ C．‎ 减小上坡过程中所施加的力 D．‎ 缩短上坡过程中所用的时间 ‎【练习题】‎ ‎1．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了（　　）‎ A．增大阻力臂，减小动力移动的距离 ‎ B．减小动力臂，减小动力移动的距离 C．增大动力臂，省力 ‎ D．减小阻力臂，省力 ‎2．如图所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂L．‎ ‎　3．如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。‎ ‎（1）制作舂米工具时，为了使作用在A点的力F更小，在其它条件相同时，只改变支点O的位置，应将O点更靠近 ▲ 端。‎ ‎（2）若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，动力F大小的变化是 ▲ 。‎ ‎4．如图7所示，滑轮 （16） 可以看作是等臂杠杆（选填“A”或“B”）；若物体所受重力均为20牛且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力的大小为 （17） 牛；物体上升时，它的重力势能 （18） （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 ‎ 参考答案 ‎ ‎ ‎【中考题】‎ ‎1．B ‎2．答案：　Ａ ‎3．C ‎【练习题】‎ ‎1． D ‎2． ‎ ‎3．（1）右（或B） （2）先增大后减小 功和功率 ‎【考试要求】‎ ‎1．理解功的两个必要因素；会判断力对物体是否做功；‎ ‎2．会正确使用W=FS计算功的大小；‎ ‎3．理解影响功率大小的因素，能用公式计算功率，知道功率的推导公式P=Fv及应用；‎ ‎4. 理解有用功、总功和额外功；会用η=W有用/W总计算机械效率；‎ ‎5. 知道测定机械效率的方法，了解提高机械效率的途径；‎ ‎6. 知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化．‎ ‎【基础知识】‎ 一、功：‎ ‎1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。‎ ‎2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。‎ 巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。‎ ‎3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS ‎4、功的单位：焦耳，1J= 1N·m 。 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。‎ ‎5、应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③ 功的单位“焦”（牛·米 = 焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。‎ 二、功的原理：‎ ‎1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。‎ ‎2、说明： （请注意理想情况功的原理可以如何表述？）‎ ‎①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。‎ ‎②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。‎ ‎③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。‎ ‎④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）‎ ‎3、应用：斜面 ‎①理想斜面：斜面光滑 ‎②理想斜面遵从功的原理；‎ ‎③理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。‎ 如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。‎ 五、机械能 ‎(一)、动能和势能 ‎1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。‎ ‎ ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。‎ ‎2、知识结构：‎ ‎3、探究决定动能大小的因素：‎ ‎ ①　猜想：动能大小与物体质量和速度有关；‎ ② 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量； ‎ ‎？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少 ‎ ？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；‎ ‎ ？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；‎ ‎③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；‎ 保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；‎ ‎④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。‎ ‎ 练习：☆右表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是 速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大 ‎4、机械能：动能和势能统称为机械能。‎ 物体 质量m/kg 速度v/(m.s-1)‎ 动能E/J 牛 约600‎ 约0.5‎ 约75‎ 中学生 约50‎ 约6‎ 约900‎ 理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。‎ ‎(二)、动能和势能的转化 ‎1、知识结构：‎ ‎2、动能和重力势能间的转化规律：‎ ‎①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；‎ ‎②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；‎ ‎3、动能与弹性势能间的转化规律：‎ ‎①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；‎ ‎②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。‎ ‎4、动能与势能转化问题的分析：‎ ‎⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。‎ ‎⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大 ‎——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。‎ ‎⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。‎ 考点：‎ 考点一、 功的概念的理解 ‎【例1】在下图的四种情境中，人对物体做功的是（   ）‎ ‎ A．提着水桶在水平地面上匀速前进         ‎ B．扛着米袋慢慢爬上楼梯 C．用力推汽车，汽车没动                 ‎ D．举着杠铃原地不动 ‎  解析：提着水桶在水平地面上匀速前进，人给水桶的力的向上的，向上没有移动距离，人对水桶没有做功，A不符合题意；扛着米袋慢慢爬上楼梯，人给米袋的力向上，向上移动了距离，人对米袋做功，B符合题意；用力推汽车，汽车没动，人给汽车一个向前的力，向前没有移动距离，人对汽车没有做功，C不符合题意；举着杠铃原地不动，人对杠铃的力向上，向上没有移动距离，人对杠铃没有做功，D不符合题意。本题答案为B。‎ ‎  答案：B 考点三 ‎ ‎【例3】如图所示，一瀑布的落差（瀑布顶端和底端的高度差）约为100m。在0.1s内有18kg的水流过瀑布顶端，经过4.5s落到瀑布底端。质量为18kg的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为（    ）‎ ‎ ‎ ‎ A．4×102W       B．4×103W       C．1.8×104W         D．1.8×105W ‎  解析：18kg的水大约经4.5s从瀑布顶端落到底端，在该过程中，重力的功率约.本题答案为B。‎ ‎  答案：B 考点四：功、机械效率和功率的综合应用 ‎【中考题】‎ ‎1．（2013四川自贡）小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（　　）‎ A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J ‎2．（2013年临沂）下列过程中人对桶做功的是（　　）‎ A.提着捅站立不动 B.提若桶水平移动 C.提着桶站在匀速向上运动的电梯内 D.提着桶站在匀速水平运动的车厢内 ‎3．(2013杭州)在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m, 2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（　　）‎ A．甲图中F做的功小于乙图中F做的功 B．甲图中F做的功等于乙图中F做的功 C．甲图中F做的功大于乙图中F做的功 D．条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁大 ‎4．（2013漳州）用水平拉力F拉物体A在光滑水平面上沿力的方向移动距离s，拉力F做功为W1；用同样的力F拉物体A在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离s，拉力F做功为W2，则（　　）‎ ‎ A．W1=W2 B．W1>W2‎ ‎ C．W1