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专题六简单机械功和功率F1F2F1F2一、杠杆:认识五要素、识别省费力识别支点、力、力臂BAC【例1】对图所示的杠杆进行分类。A、用撬棒撬石头B、跷跷板C、理发剪刀D、镊子夹东西E、起子撬瓶盖4【例2】如图是奥运会皮划艇静水比赛的体育图标，在比赛的过程中，当运动员用船桨向后划水，艇就向前运动。下列表述正确的是：A.运动员使用的船桨属于费力杠杆B.运动员使用这种船桨的好处是省力C.用船桨向后划水，艇就向前运动，说明物体间力的作用是相互的D.用船桨向后用力划水，说明力可以改变物体的运动状态ACD二、力臂的概念、会画力臂【例1】关于力臂下列说法正确的是(）Ａ.从支点到力的作用点的距离Ｂ.从支点到力的作用线的距离Ｃ.力臂不可能为零Ｄ.力臂一定都在杠杆上ＢL2L1BF2OF1A①找支点O；②画力的作用线；③画力臂（从支点垂直力的作用线作垂线）；④标力臂（从支点到垂足大括号）画力臂要点在探究杠杆平衡条件时，为何选用直杆？直杆便于测量力臂三、杠杆的平衡条件1.实验②此实验中用弹簧测力计时：①应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。A、这样做可以方便的从杠杆上读出力臂。B、所以每次操作都必须使杠杆水平平衡探究“杠杆的平衡条件”注意事项测力计要竖直向上拉测力计示数变化问题0110四、运用杠杆平衡条件解决有关问题1.动态变化问题解题思路：（1）明确杠杆“五要素”（2）确定不变量（3）抓住变化量（4）应用F1×L1＝F2×L2解题【例1】如图所示杠杆，在A端施一个始终与杠杆垂直的力F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，F大小的变化情况是（）A．大小不变B．由小变大C．先变大后变小D．先变小后变大GOAF【例1】如图所示杠杆，在A端施一个始终与杠杆垂直的力F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，F大小的变化情况是（）A．大小不变B．由小变大C．先变大后变小D．先变小后变大GOL2GL2’【例1】如图所示杠杆，在A端施一个始终与杠杆垂直的力F，当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时，F大小的变化情况是（）A．大小不变B．由小变大C．先变大后变小D．先变小后变大GGOL2’C【变式】如图所示，用一个可以绕O点转动的轻质硬杆提升重物，若在提升重物的过程中动力F始终沿水平方向，则在如图所示的(缓慢转动)过程中，动力F（）A．由大变小B．由小变大C．先变大后变小D．保持不变FFGGOＢ【变式】如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图，它是应用杠杆平衡原理进行工作的。图中O为固定转轴，杆右侧的A端连接着石球，脚踏杆左侧B端可以使石球升高到P处，放开脚，石球会落下击打稻谷。若脚用力F，并且方向始终竖直向下，假定在石块从最低点升起到P处的过程中，每个位置杆都处于平衡状态，则（）A.力F的大小始终不变B.力F先变大后变小C.力F和它的力臂的乘积始终不变D.力F和它的力臂的乘积先变大后变小FOBAPAD【变式2】如图所示，O为杠杆的支点，在杠杆的右端B点处挂一重物。MN是以A为圆心的弧线导轨，绳的一端系在杠杆的A点，另一端E可以在弧线形导轨上自由滑动，当绳的E端从导轨的一端N点向另一端M点滑动的过程中，杠杆始终水平，绳AE对杠杆拉力的变化情况是（）OMNEBAA.先变大后变小B.先变小后变大C.一直变小D.一直变大B18质量不计的杠杆提升重物G，动力作用在A点，则（）A.一定是省力杠杆B.一定是费力杠杆C.不可能是等臂杠杆D.可以是等臂杠杆GOAD•2.杠杆偏转问题1.已知AO＞BO，Fl、F2的大小及方向都不变，如将它们的作用点同时向支点O移动相同的距离，则杠杆将（）A．A端下沉B．B端下沉C．仍平衡D．无法判断A2.已知AO＞BO，如果保持两个力的力臂不变，两个力F1，F2同时减少相同的力，则杠杆将（）A．A端下沉B．B端下沉C．仍然平衡D．无法判断B22将质量为m、半径为R的均匀圆柱体推上高为h的台阶，如图所示，请在图示位置画出将柱体推上台阶的最小推力的示意图。RhFF定滑轮动滑轮——能够改变力的方向，但不省力——能够省一半力但不改变方向，且费距离。注意：同一根绳上的力大小相等。五、定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用定滑轮为什么不省力？F1F2l2l1O动滑轮为什么省一半的力？Ol1F1F2l2使用定滑轮时，沿不同方向拉绳子的自由端，所用拉力大小______，这是因为它的力臂________。由此可见定滑轮特点是_______________________________，实质是___________。相等相等不改变力的大小但可改变力的方向等臂杠杆电梯BC配重FCAODEHB1.识别定、动滑轮1.工人站在楼下地面上，利用如图1所示的滑轮组把放在地面上的重物提升到楼上，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。2.用图2所示的滑轮组装成滑轮组，并用最省力的方法提升水桶。请在图2中画出滑轮组的绕线图。2.会组装简单的滑轮组:图1图23.作用【例】如图关于几种机械的作用说法正确的是图1旗杆顶端安装定滑轮是为了省力C瓶盖起子在使用中是为了省距离B使用钓鱼竿钓鱼时，可以省距离AABDCEOF图25吊臂下方的动滑轮在使用中是为了省功DA理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力。半理想的滑轮组（只忽略轮轴间的摩擦和绳重）拉力VnV绳物＝4.滑轮组特点Snh1FGn物1(G)FGn动物距离速度影响滑轮组机械效率高低的因素总结：若忽略绳重及摩擦可知：①G一定时，G动越大，滑轮组的机械效率η就越小；②G动一定时，G越大，滑轮组的机械效率η就越大。11WGhGGWGhGhGGG有用动动动总F小结：竖向：忽略轮和轴间摩擦F2GGF1n=2n=3n=3例1：如图所示滑轮组，不计滑轮、绳、弹簧测力计重及轮与轴间的摩擦，当用力拉动物体向左匀速运动的过程中，若物体与地面间的摩擦力的大小f＝18N，则弹簧测力计的示数为N，则拉力F＝N；若在此过程中，绳端移动速度为0.6m/s，则物体A的运动速度v＝m/s，物体A在4s内通过的距离S＝m。FA横向FAF1F2【变式】如图所示，分析F1、F2和F的关系例2：物体A在滑轮组拉力的作用下，2s内沿水平地面匀速移动0.2m。弹簧测力计的示数如图所示。不计滑轮重和轴摩擦，则（）A．绳子自由端的拉力F＝2.2NB．物体A受到的摩擦力f＝6.6NC．绳子自由端移动速度v＝0.3m/sD．滑轮组对物体A做功的功率P＝0.66WA34AOBCDEHFFFcFcG[变式1]如图所示，重500N的人站在重5300N的船上，通过滑轮把船匀速拉向岸边。人拉绳的力为600N，人和船相对静止。不计绳重和滑轮处摩擦，船受到水的阻力为（）A．500NB．1000NC．1200ND．2900NC[变式2]在图中，物体A重50N，物体B重30N，物体A在物体B的作用下向左做匀速直线运动，如果在物体A上加一个水平向右的力F拉动物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，动滑轮重6N，绳与轮摩擦不计，则拉力F＝________N，2分钟物体A移动的距离sA＝________米。AB2436F物重70牛，求拉力F若每个滑轮重1牛，求拉力F’10牛；66/7牛小明想估测出石头的密度ρ，他手边的测量工具只有刻度尺，其它实验器材有轻质长硬棒、细线、“另一块石头”、水和烧杯。请帮助他利用硬棒设计出一个实验方案。使用杠杆平衡条件和浮力知识求解物体的密度（1）首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将待求石块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。（2）用刻度尺测出OE的长度Lo；（3）把石块B浸没在水中（不触底），把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；（4）用刻度尺测出OD的长度L1（5）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ石的表达式为：。ρ石=ρ水L0/(L0-L1)有用功W有额外功W额总功W总定义利用机械工作时，对人们有用的功叫做有用功。利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功叫做额外功。有用功加额外功是总共的功叫做总功，即：Ｗ总＝Ｗ有＋Ｗ额实质机械克服物体阻力做的功。克服机械自身重力和摩擦做的功。动力对机械做的功。有关概念，透彻理解１、有用功、额外功和总功２、机械效率有用功跟总功的比值叫做机械效率，即（1）由上式可知，要提高机械效率，必须减小额外功在总功中的比例，即：①改进机械结构（减轻自重）；②按规程保养，定时润滑（减小摩擦）。（2）在理解机械效率的概念时要注意：①机械效率没有单位（因为机械效率是有用功跟总功的比值）。②机械效率的大小总小于１（额外功的存在）。③机械效率的大小取决于Ｗ有与Ｗ总的比值，即有用功在总功中所占的比例，不能理解为：有用功多，机械效率高；总功大，机械效率低。④省力的机械不是机械效率高，而是更低。⑤功率大小与机械效率高低无直接关系！功率大机械效率不一定高，功率小机械效率不一定低。一、发热效率问题节能式电热水器型号：SP---502电源：220V50Hz额定功率：1000w容量：1.2L某电热水器将1kg水从15℃烧开，若用时7分钟，求热水器的效率。解：Q=cm(t-t0)=4.2X103J/(kg℃)X1kgX(100-15)℃=3.57X105JW电=pt=1000wX7X60s=4.2X105Jη=Q/W电=3.57X105J/4.2X105J=85％二、发光效率问题11w节能灯亮度和40w白炽灯相同20wLED灯亮度和100w白炽灯相同白炽灯温度高，发光效率（“高”或“低”）节能灯温度低，发光效率（“高”或“低”）低高三、热机效率问题由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量E3废气排出带走的能量E2燃料完全燃烧图为热机能流图，热机效率为（）E1100％E1E4X100％E1X100％E3+E4E1X100％E4XE4A、B、C、D、E1+E2+E3+E4+E5C四、光电转化效率问题某太阳电池板面积为0.5m2,每平方米收集太阳能功率为1.5kw，太阳能路灯一天耗电0.15kwh。若太阳光照射10小时可使路灯正常工作5天，求太阳能电池板光电转化率是多少。解：W光=1.5kw/m2X0.5m2X10h=7.5kwhW电=0.15kwhX5=0.75kwhη===10％W灯W光0.75kwh7.5kwh做功的两个必要条件：力和物体沿力的方向通过了距离两种情况不做功物体受力，但没有移动距离。物体受力，也移动了距离，但两者方向互相垂直。如图所示的四种情景中，人对物体做功的是()图5A举重运动员举着杠铃不动BA工人将货箱从地面搬到桌上CA修理工用力推汽车，汽车没动DA大力士支撑着大轮胎静止不动功大小的计算公式W=FsfsGhW——功F——力s——表示受力物体沿该力方向移动的距离功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积。s——表示受力物体沿该力方向移动的距离难点：确定沿力方向移动的距离功的单位——焦（J）1J=1Nm常用单位：KJ、MJ将两个鸡蛋举高1m，做功约1J将一袋10kg大米抗到肩上，做功约150J体重为500N的学生从一楼走到二楼，做功约1500J将一瓶500mL的矿泉水从地上拿起，做功约5J1.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功下列说法中正确的是（）A.在粗糙地面上做功最多B.两次做功一样多C.在光滑地面上做功最多D.条件不够,无法比较两次做功的多少B2.王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面那个值（）A．3WB．30WC．300WD．3000WP=W/t功率表示做功的快慢。物理意义：单位时间做的功。单位：瓦（w）普通中学生体重约500N，每层楼高约3米。CAF3.用滑轮组以不同速度匀速提升重物A，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F，如图所示，不计绳重和摩擦。当拉力F的功率为P1时，