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专题四简单机械功和机械能专题四┃简单机械功和机械能要点1力学作图梳理一、力的示意图作图步骤可巧记为：“定物、找点、画线、标箭”八字口诀。二、杠杆作图(1)杠杆受力分析：杠杆在动力和阻力的共同作用下处于平衡状态，所以动力和阻力的作用效果“相反”，据此判断二力方向；另外，二力的作用点均在杠杆上。专题四┃简单机械功和机械能(2)杠杆力臂作图步骤：找支点、画力线、点线引出垂线段。(3)杠杆中最小力的作法：将支点和力的作用点相连为最长力臂，依据题干中给出的已知力方向，确定最小力方向，在最长力臂末端沿最小力方向垂直画出的力即为最小力。专题四┃简单机械功和机械能三、滑轮组绕线作图(1)绳子股数n的计算方法：①距离关系确定：n＝sh(s为绳端移动距离，h为重物移动距离)；②力关系确定：n＝G总F(进一法)；③效率确定：n＝G物ηF。(2)找“起点”：根据“奇动偶定”的原则确定绳子的起点位置，若n为偶数，绳子从定滑轮绕起，若n为奇数，绳子从动滑轮绕起。专题四┃简单机械功和机械能常见力三要素对比常见力重力拉力压力支持力摩擦力浮力大小在题干中一般会给出所画力的大小，建议在该力的示意图中具体标出，如G＝6N方向竖直向下沿拉线方向垂直于接触面，指向被压物体垂直于接触面，指向被支持物体与相对运动(运动趋势)方向相反竖直向上作用点①在对物体进行受力分析作图时，一般将物体的几何中心作为其所受各力共同的作用点；②压力的受力物体为被压物体，通常是斜面或地面，因此压力的作用点一般画在接触面上专题四┃简单机械功和机械能要点2以简单机械为载体的力学计算例题某建筑工地用如图ZT4－1所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地面4m高的砌墙处，已知每个滑轮重100N，滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N，求：(1)提升一次砖的最大重力。(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率。(3)若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少要做多少额外功？图ZT4－1专题四┃简单机械功和机械能答案(1)由题图知，承担重物的绳子股数n＝2，则F大＝G大＋G动2，故G大＝2F大－G动＝2×500N－100N＝900N。(2)η＝W有W总＝G大hFs＝G大2F大＝900N2×500N＝90%。(3)提升次数：N＝4000N900N≈5次，提升1次所做额外功：W额＝G动h＝100N×4m＝400J，提升5次所做额外功：W′＝5×400J＝2000J。专题四┃简单机械功和机械能[解析]分析题意知，工人作用于绳端的拉力最大时，滑轮组提升的重物最多，机械效率最大；在不计滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重的情况下，使用滑轮组提升重物，克服动滑轮重所做的功为额外功，分析出工人全部完成提砖任务所需要的次数，然后利用提升一次所做的额外功乘次数即可。专题四┃简单机械功和机械能三种方法计算额外功①差值计算：W额＝W总－W有＝Fs－Gh。②效率计算：W额＝W总(1－η)＝W有η－W有。③成因计算：W额＝G动h(滑轮组不计摩擦)＝fL(斜面)＝G杆h(杠杆不计摩擦)。专题四┃简单机械功和机械能变式题在水井清淤工程中，工人用如图TZ4－2所示的装置来起吊井底的一块石头。如果石头的重力是500N，体积是0.02m3。(g取10N/kg)则：(1)此装置_______(选填“能”或“不能”)省力，其带来的好处是_________________。图ZT4－2不能改变力的方向专题四┃简单机械功和机械能(2)请通过计算说明，当石头浸没在水中时和完全离开水面后，要把石头匀速吊起，工人分别需要多大的拉力。(注：不计摩擦、水的阻力和绳的重力等)答案石头浸没于水中时受到的浮力：F浮＝G排＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×0.02m3×10N/kg＝200N，石头在水中时受到重力、浮力和拉力作用，F拉＝G－F浮＝500N－200N＝300N；石头完全离开水面后受重力和拉力作用，F拉′＝G＝500N。专题四┃简单机械功和机械能[解析](1)分析题图知，两滑轮为定滑轮，只能改变力的方向，不能省力。(2)不计摩擦、水的阻力和绳的重力等，石头浸没在水中时，受到三个力的作用，即G物、F拉、F浮，三者存在关系：F拉＝G物－F浮；当石头完全离开水面后，不再受到浮力作用，则F拉′＝G物。