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第十章机械与人第一节科学探究:杠杆的平衡条件知识点认识杠杆春秋战国时期,桔槔已成为农田的灌溉工具.知识点认识杠杆“硬棒”可以是直的或者弯的,形状任意.泛指有一定长度,在外力作用下不变形的物体.知识点认识杠杆舂米对,一种古代的简单机械装置,实际就是杠杆.使用这个杠杆时,人在A端用力把它踩下后立即松脚,B端就会立即下落,打在石臼内的谷物上,从而把谷物打碎.知识点认识杠杆1.动力、阻力都是杠杆受到的力,作用点都在杠杆上,且方向不一定相反,但作用效果恰好相反.2.力的作用线:通过力的作用点沿力的方向所引的直线,如果通过支点,力臂为零.3.力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离.4.力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上.知识点认识杠杆作力臂方法:一找点,二画线,三作垂线段,四标注.知识点杠杆的平衡活塞式抽水机的手柄部分为杠杆,并非直的.知识点杠杆的平衡杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动状态.知识点杠杆的平衡调节杠杆平衡时,杠杆左偏时,将两个平衡螺母都向右调;杠杆右偏时,将两个平衡螺母都向左调.即为“左偏右调,右偏左调”.知识点杠杆的平衡本实验中为何一定要调节杠杆在水平位置平衡?杠杆倾斜静止时,也是处于平衡状态.但是当杠杆处于水平平衡时,一是让杠杆的重心刚好在支点,可以消除杠杆自重对实验的影响;二是能在杠杆上直接读出力臂,方便测量力臂的大小.知识点杠杆的平衡从动力×动力臂=阻力×阻力臂可知,力和力臂的大小成反比,力臂越大,力就越小.知识点杠杆的平衡如图所示,“探究杠杆的平衡条件”实验中保持杠杆在水平位置平衡,测力计从a位置转到b位置,其示数将如何改变?保持杠杆在水平位置平衡,测力计从a位置转到b位置,此时动力臂变短,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,要使杠杆继续保持水平平衡,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,则动力应变大,即弹簧测力计示数变大.知识点生活中的杠杆判断杠杆的种类,主要为比较动力臂和阻力臂的大小,因此对于复杂的杠杆,先找到支点、动力、阻力,再画出力臂进行比较.其次,还可以根据使用杠杆的用途分析,例如吃饭的筷子为了省距离就费力了.省力杠杆一般用在阻力很大的情况下,例如剪铁丝的剪刀;费力杠杆一般用在阻力比较小、为了省距离的情况下,例如理发的剪刀.知识点生活中的杠杆如图所示,羊角锤、订书机是省力杠杆,筷子是费力杠杆,天平是等臂杠杆.第十章机械与人第二节滑轮及其应用知识点滑轮升国旗时,国旗顶部是定滑轮知识点滑轮滑轮实际上也可以看作是能够连续旋转的杠杆,所以,仍可以用杠杆的平衡条件分析.知识点滑轮“改变力的方向”是指施加某一方向的力,能得到一个不同方向的力(图中施加竖直向下的力F1可得到使重物竖直向上的力F2).知识点滑轮1.如果使用定滑轮时,动力F1不沿着竖直方向而改为其他方向,那F=G物还是否成立?如甲图所示,改变F1的方向,由图中杠杆的示意图得出l1=l2=r,根据杠杆的平衡条件得到F1=F2=G物;变换F1的方向,如乙图所示,仍是一个等臂杠杆,F1=F2=G物;因此,无论朝哪个方向用力,定滑轮都是一个等臂杠杆,在绳重和摩擦忽略不计的情况下,动力F与阻力G物的关系为F=G物.知识点滑轮2.如果使用动滑轮时,动力F1不沿着竖直方向而改为其他方向,那F=(G物+G动)还是否成立?当改变力的方向时,l2=r,而l12r,根据杠杆平衡条件,F1l1=F2l2,F1F2,当重物匀速上升时,F2=G物+G动,则F1=(G物+G动).121212知识点滑轮(1)弹簧测力计要匀速拉动,目的是和使用滑轮时比较拉力大小和绳端移动的距离;(2)选用质量较小的动滑轮;(3)保证滑轮轴间摩擦较小.知识点滑轮组滑轮组中绳子段数n为绕过动滑轮承担物重的段数,最后那段从上面定滑轮绕下来的绳子只起到改变力的方向的效果,不承担物重.知识点滑轮组确定绳子段数n的算法:n=,s为绳子自由端通过的距离,h为物体上升的高度.n=,f为物体与地面间摩擦力,F为自由端拉力.shfF知识点滑轮组起重机是用滑轮装置把“蛟龙号”吊到母船上的.知识点滑轮组如图所示,当把动力施加在轮上时,由于轴半径小于轮半径,根据杠杆平衡条件:F1l1=F2l2,F1R=F2r,又Rr,则F1F2,即使用轮轴省力,但费距离.若反之,将动力施加在轴上时,F1r=F2R,又rR,则F1F2,即使用轮轴费力,但省距离.知识点滑轮组当斜面高度h一定时,斜面l越长,越省力;当斜面长l相同时,斜面高h越小,越省力;当斜面l越长,斜面高h越小时,越省力.第十章机械与人第三节做功了吗知识点怎样才算做功购物车在水平向右的推力F的作用下,沿着力F的方向移动了一段距离,因此力F对购物车做了功.知识点怎样才算做功做功的两个必要因素具有同体性、同时性、同向性.知识点怎样才算做功判断力是否做功的方法首先对物体进行受力分析和运动分析,然后判断在力的方向上是否移动了一段距离;也可以从“成效”上来判断,某个力作用在物体上是否对物体产生了某种“成效”.知识点怎样计算功正功和负功当力的方向和物体运动的方向一致时,我们说力对物体做了正功;当力的方向和物体运动的方向相反时,力对物体做负功,也可称为克服这个力做功.如人将杠铃向上举起时,杠铃受重力的方向竖直向下,此时重力对杠铃做负功(或表述为“克服重力做了功”).第十章机械与人第四节做功的快慢知识点比较做功的快慢通过做功时间相同,比较做功的多少,可以比较做功的快慢.知识点比较做功的快慢比较力对物体做功的快慢,要同时考虑两个因素:一是力对物体做了多少功,二是力做功所用的时间.不能片面地认为做功多的做功一定快,或做功所用时间短的做功一定快,要同时考虑做功多少与所用时间这两个因素.知识点功率功率是表示物体做功快慢的物理量,功率越大表示做功越快.做功多的不一定做功快,做功快的不一定做功多.知识点功率功率与速度的比较比较运动快慢比较做功快慢比较方法路程相同,比较时间做功相同,比较时间时间相同,比较路程时间相同,比较做功物理概念速度物理意义:表示物体运动快慢功率物理意义:表示物体做功快慢定义:物体通过的路程与时间之比定义:功与做功所用时间之比公式:v=公式:P=stWt第十章机械与人第五节机械效率知识点什么是机械效率(1)在讨论提升重物的有用功时,只考虑物重和提升的高度,不管它的路径、方向是否相同.(2)分析额外功时,应从“简单机械本身的受力情况”入手,凡是克服机械本身的摩擦力、重力而做的功都是额外功.知识点什么是机械效率用滑轮提升木料上楼时,手对绳子做的功是总功(W总=F拉力s),而动滑轮对木料做的功为有用功(W有=Gh),二者不相等.使用机械不能省功,如果考虑机械摩擦和机械自重,使用任何机械时,人对机械做的功,永远大于机械对被提升重物所做的功.知识点什么是机械效率一般来说,动力对机械做的功为总功,机械对物体做的功为有用功.知识点什么是机械效率使用机械工作时,人们要做额外功的主要原因:一是机械自身有重量;二是机械相对运动的零件之间有摩擦.知识点机械效率总是一定的吗机械效率表示一个做功过程中有用功占总功的比值,没有单位.机械效率的高低仅仅表示机械性能的好坏,其大小不表示不同做功过程中有用功和总功的大小.知识点机械效率总是一定的吗机械效率的高低与是否省力、滑轮组的绕法、物体提升的高度无关.知识点机械效率总是一定的吗功、功率与机械效率:功功率机械效率物理意义力在空间上积累的效果做功的快慢有用功在总功中所占比例定义力与物体在力的方向上移动的距离的乘积功和做功所用时间之比有用功跟总功的比值定义式W=FsP=η=单位焦耳(J)瓦特(W)无WtW有W总知识点机械效率总是一定的吗(1)用滑轮组提升重物时,是否匀速拉动绳子对拉力的大小有影响;绳子是竖直拉还是斜拉,拉力大小也不同.因此,本实验要求匀速拉动弹簧测力计使其竖直向上运动.(2)读拉力时,要求在匀速拉动时读数,不能在静止时读数,因为静止时无摩擦力,弹簧测力计读数偏小.知识点机械效率的计算如果h和s不好测量,可以用η=计算机械效率.GnF知识点机械效率的计算由η==可知,有用功不变时,额外功越小,机械效率越高;额外功一定时,有用功越大,有用功占总功的比例就越大,机械效率越高.W有W总W有W有+W额知识点机械效率的计算斜面的机械效率不仅与斜面的倾斜程度有关,还与物体和斜面之间的摩擦力有关,斜面越粗糙,摩擦力越大,做的额外功越多,机械效率越低.知识点机械效率的计算计算物体与斜面间的摩擦力的方法:①计算有用功W有=Gh;②计算总功W总=Fs;③计算额外功W额=W总-W有;④计算摩擦力f=.W额s第十章机械与人第六节合理利用机械能知识点能量“飞行的子弹”正在推动雪糕屑,对雪糕屑做功,具有能量.从高处下落的苹果正在打击桌面,对桌面做功,具有能量;位于高处树梢上的苹果具有下落打击桌面做功的本领,也具有能量.知识点能量被拉伸的橡皮筋具有将子弹推出去对子弹做功的本领,具有能量.知识点动能小小的飞鸟能够撞坏大飞机!真实故事:1962年11月在美国马里兰州上空,一架正在飞行的子爵号飞机正在飞行,迎面飞来一群天鹅,避开已来不及,相撞后飞机发生了坠毁,机上17人全部遇难.这是由于飞机飞行时速度很快,即使和一只不起眼的小鸟相撞时,以飞机为参照物,小鸟的速度都是非常大的,所以小鸟的质量虽然很小,但是因为速度和质量同时影响着动能,导致了小鸟具有的动能很大,就像一颗炮弹一样射向飞机,于是就会对飞机造成很大的破坏.知识点动能物体具有的能量种类很多,而动能是由于物体运动才具有的能,因此静止的物体可以具有其他形式的能,但是不具有动能.知识点动能判断物体是否具有动能,就是要看物体是否运动,运动则具有动能,静止则不具有动能.为什么严禁超载超速?知识点动能机动车的速度越大,动能也就越大,越不容易刹车.因此要对车辆的速度加以限制,以免发生交通事故.车型不同,车的载重量就不同,也就是说,车的质量有大有小.如果车的行驶速度相同,质量大的,动能大,在道路行驶时,危险性就大.因此,在同样的道路上,交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度.知识点动能1.因为影响动能大小的因素可能有质量和速度,因此我们在探究影响动能大小的因素时要应用控制变量法.2.速度的改变方法:利用同一个小球,保证质量不变,让它从同一光滑斜面的不同高度自由滚下,该小球到达水平面时的速度不同.3.质量的改变方法:利用质量不同的小球,让它从同一光滑斜面的同一高度自由滚下,这样就能在质量改变时确保该小球到达水平面时的速度相同.知识点势能弩是我国古代人民发明的一种冷兵器.利用张开的弓弦急速回弹将箭高速射出.知识点势能重力势能是物体由于被举高而具有的能,因此与地面相比较,如果物体没有被举高则不具有重力势能.知识点势能因为影响重力势能大小的因素是质量和被举高的高度,所以判断某个物体是否具有重力势能,就是要看物体是否被举高,被举高则具有重力势能,没有被举高则不具有重力势能;判断一个物体的重力势能大小是否改变及如何改变,就要看该物体的质量和高度是否改变及如何改变.知识点势能发生弹性形变的弹簧具有弹性势能,能够对重物做功.知识点势能弹性形变与塑性形变:1.弹性形变:当外力撤去后能够恢复原状的形变.如弹簧、橡皮条等,物体发生形变后在外力撤去时能自动恢复原状的性质叫做弹性.2.塑性形变:当外力撤去后不能恢复原状的形变.如一块泥巴,用笔杆插一个洞或用手一压,泥巴不会恢复原状.物体发生形变后在外力撤去时不能自动恢复原状的性质叫做塑性.知识点势能不是只有弹簧才具有弹性势能,凡是发生弹性形变的物体都具有弹性势能.知识点机械能及其转化高速运行的“复兴号”具有机械能.知识点机械能及其转化在许多情况下,物体既具有动能,又具有势能.例如,正在升空的飞机,具有动能,又因为它离地面有一定的高度,还具有势能,动能和势能统称为机械能,机械能与其他形式的能量一样,其单位是焦耳(J).动能增大,所以此过程是重力势能转化为动能.小球与弹簧碰撞后,小球的速度减小,动能变小,但此时弹簧受到小球的挤压作用,发生弹性形变,因此弹性势能变大,所以这个过程为动能转化