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第14讲简单机械､功和机械能考点·梳理知识点一､杠杆1.杠杆：在力的作用下能绕着______转动的硬棒叫做杠杆。2.杠杆的五要素(如图所示)(1)支点(O)：杠杆绕着转动的点。(2)动力(F1)：使杠杆转动的力。(3)阻力(F2)：_____杠杆转动的力。(4)动力臂(l1)：从支点O到动力F1作用线的距离。(5)阻力臂(l2)：从支点O到阻力F2作用线的距离。知识点一杠杆固定点阻碍3.杠杆的平衡条件：_______。二､生活中的杠杆F1l1=F2l2杠杆类型省力杠杆费力杠杆等臂杠杆示意图力臂的关系l1____l2l1____l2l1____l2力的关系F1____F2F1____F2F1____F2特点___________________________________________应用撬棒､钢丝钳､铡刀等筷子､镊子､钓鱼竿等天平､定滑轮､跷跷板等==省力､费距离费力､省距离既不省力也不省距离1.对力臂的理解：力臂是“点”到“直线”的距离(即垂线段的长度)，不是支点到力的作用点的距离。作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线；某个力作用在杠杆上，若作用点不变，但力的方向改变，那么力臂一般要改变；若力的作用线过支点，则它的力臂为零。夺分点拨2.判断杠杆类型常用的两种方法(1)动力和阻力在异侧：F1/F21时是费力杠杆，F1/F21时是省力杠杆，F1/F2=1时是等臂杠杆；(2)动力和阻力在同侧：若阻力作用在支点和动力之间时，则是省力杠杆；若动力作用在支点和阻力之间时，则是费力杠杆。示例1如图是用螺丝刀撬骑马钉，螺丝刀可看成一根杠杆，它是一个______杠杆。若用力往下撬时，其支点位于图中的___点；若用力往上撬时，其支点位于图中的___点，且后者比前者______(选填“省力”或“费力”)些。双基突破省力CA省力一､定滑轮､动滑轮､滑轮组的比较(不计绳重､摩擦及滑轮重)知识点二其他简单机械定滑轮动滑轮滑轮组图示实质_____杠杆______杠杆等臂省力定滑轮动滑轮滑轮组F和G的关系F=___F=_____F=_____F=_____s和h的关系s=___s=___s=___s=___特点既不省力也不省距离，但能改变力的方向省力､费距离，不能改变力的方向省力､费距离，但能否改变力的方向和绕线方式有关G1/2G1/2G1/3Gh2h2h3h1.滑轮省力情况的判断方法：承担动滑轮的绳子段数为n，不计摩擦､动滑轮自重和绳重时，拉力F=G物/n；只忽略轮轴间的摩擦及绳重时，拉力F=(G物+G动)/n。2.确定滑轮组中承担物重的绳子段数(n)的方法：直接数连接在动滑轮上的绳子段数。3.滑轮组在水平方向使用时拉力的计算方法：拉力F=f阻/n(f阻为物体所受的摩擦阻力)。夺分点拨示例2如图所示，物重G都为12N，当物体静止时(不计摩擦和机械自重)，则F1=___N，F2=___N，F3=___N。双基突破1264二､轮轴和斜面1.轮轴：轮轴由轮和轴组成，是变形杠杆，动力作用在轮上省力(如汽车的方向盘)，动力作用在轴上费力(如变速自行车的后轮)。2.斜面：斜面是一种省力､费距离的简单机械。例如：楼梯､盘山公路等。知识点三动能和势能类别动能势能重力势能弹性势能定义物体由于_____而具有的能物体由于________而具有的能物体由于发生_________而具有的能影响因素物体的_____和_________物体的_____和_____________物体的________弹性形变运动位置较高质量运动速度质量被举起的高度弹性形变判断有无物体运动必定具有动能；速度为零，动能为零物体被举高必定具有重力势能；被举起的高度为零，重力势能为零物体有弹性形变必定具有弹性势能；反之，则无说明(1)物体能够________，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位是_______；(2)一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越___；(3)正在做功的物体一定具有能量，但具有能量的物体不一定正在做功；(4)判断重力势能的大小，一般是以水平地面为标准对外做功焦耳(J)大示例3如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A､B､C三小球先后从同一装置的hA､hB､hC高处滚下(mA=mBmC，hA=hChB)，推动纸盒运动一段距离后静止。(1)小球从高处滚下的过程中是_______能转化成___能；(2)研究动能与速度的关系时，我们应选择______两图来进行比较；(3)A､B､C三个小球刚到达水平面时，___球的动能最小；(4)该实验得到的结论是。双基突破重力势动甲､乙B质量相同时，物体的速度越大，动能越大；速度相同时，物体的质量越大，动能越大知识点四机械功和机械功率一､机械功1.定义：在物理学中，把作用在物体上的___和物体在力的方向上通过_____的乘积，叫做机械功，简称功。2.公式：______。3.单位：_______。1J=1N·m。4.常考功的估测：从地上拿起一个鸡蛋缓缓举过头顶，大约做功1J；普通中学生从一楼走到三楼做功约为3000J；将地面上的九年级物理课本捡起来放到课桌上，人对课本做功约为2J。W=Fs力距离焦耳(J)二､机械功率1.定义：功与做功时间之____叫做功率，用字母P表示。2.物理意义：表示_________的物理量。如某小轿车功率为66kW，表示小轿车1s内做功_________J。3.公式：______。4.单位：________。常用单位还有：千瓦(kW)。换算关系：1kW=____W，1W=___J/s。5.常考功率估测：普通中学生从一楼走到三楼的功率约为100W；普通中学生跳绳的功率约为75W。比做功快慢6.6×104P=W/t1瓦特(W)1031.力对物体不做功的三种情况夺分点拨理解举例劳而无功物体受到力的作用，但没有通过距离推桌子时，未推动；搬石头时，未搬起不劳无功物体由于惯性而运动了一段距离，但物体没有受到力的作用推铅球时，铅球离开手后，手对铅球不做功垂直无功物体运动的方向跟力的方向垂直提着水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力不做功2.对功和功率的理解：功表示做功的多少，功率表示做功的快慢。一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大。3.功率推导式P=Fv的应用：适用于物体做匀速直线运动，其中v的单位是m/s。此公式对功率的实际应用有较大的意义，如汽车发动机的功率一定时，由F=P/v可知，牵引力与速度成反比，所以汽车爬坡时，司机采取的措施是换挡减速，以获取更大的牵引力。示例3一位同学正在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对球做功的是()A.手拿球静止B.手托球水平匀速直线运动C.将球举起D.抛出后的球在空中继续运动双基突破C示例5某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶，出租车的牵引力为3×103N，如图是他乘车到达目的地时的车费发票，求出租车在这段时间内牵引力的功率。解：牵引力做的功：W=Fs=3×103N×6×103m=1.8×107J，出租车行驶的时间：t=10：05-10：00=5min=300s，出租车在这段时间内牵引力的功率：P=W/t=1.8×107J/300s=6×104W。知识点五机械效率一､有用功和额外功1.有用功：完成某个任务时必须要做的功，用W有表示。2.额外功：完成某个任务时，人们不需要但又不得不做的功，用W额表示。3.总功：有用功和额外功之____叫做总功，用W总表示，即_______________。和W总=W有+W额二､机械效率1.定义：有用功跟总功的______叫做机械效率，用字母η表示。2.公式：__________。【说明】任何机械不可避免地要做额外功，因此，机械效率总是小于1。3.提高机械效率的方法：增大提升物体的重力(增大有用功)；减小机械本身的重力(减小克服机械重力做的额外功)；定时润滑(减小克服机械间的摩擦而做的额外功)。比值η=W有/W总有用功与额外功的区分：看我们需要达到什么做功目的。例如：用桶将水从水井中提上来，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是捞出掉入水井中的水桶，则克服桶重做的是有用功，而克服桶带出来的水的重力所做的功是额外功。夺分点拨示例6某同学做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。(忽略摩擦及绳重)求：(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重；(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变?说明理由。双基突破解：绕法如图所示，绳子段数n=4。(1)因为η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF，所以拉力：F=G/nη=3.6N/(4×75%)=1.2N，由于P=Fv，所以绳子自由端移动的速度：v=P/F=0.36W/1.2N=0.3m/s，由于忽略摩擦及绳重，则机械效率：η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)，所以动滑轮总重：G动=G/η-G=3.6N/75%-3.6N=1.2N；(2)机械效率减小；由于忽略摩擦及绳重，则机械效率：η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)=1/(1+G动/G)，所以当提升的物体重力减小时，滑轮组机械效率减小。(或者当提升物体的重力减小时，有用功减小，额外功不变，故其机械效率减小)考法·聚焦重难点焦点1杠杆平衡条件的应用(重点､难点)样题1如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码，当在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆时，杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是()A.杠杆的动力臂为8cmB.该杠杆为费力杠杆C.该杠杆的阻力大小为0.5ND.动力F的大小为1.5NB[解析]当动力在A点斜向下拉(与水平方向成30°角)动力臂：L1=1/2OA=1/2×4×2cm=4cm，故A错误；阻力臂：LOB=3×2cm=6cmL1，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正确；该杠杆的阻力大小：G=4×0.5N=2N，故C错误；根据杠杆的平衡条件得，G×LOB=F×L1，代入数据，2N×8cm=F×4cm，解得，F=4N，故D错误。故选B。1.如图所示，杠杆在拉力的作用下水平平衡。现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F的变化情况是()A.一直变大B.一直变小C.一直不变D.先变大后变小对应训练A[解析]将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，钩码的重力不变，其力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，拉力F的力臂逐渐变小，由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，拉力F逐渐变大。故选A。焦点2杠杆作图(重点)样题2如图所示是用起子开启瓶盖的情景，此时起子可以看作是一个支点为O的杠杆，请在图中画出动力F1的力臂L1和阻力F2。2.如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2。对应训练焦点3滑轮(组)､斜面的相关计算(重点､难点)样题3(2017·达州)用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m，则绳子自由端移动的距离为____m；若物体A与地面的摩擦力为9N，则拉力所做的有用功为___J；若实际拉力F=4N，则该滑轮组的机械效率为___%。0.61.8753.如图所示，甲､乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉力F1､F2将重物G1､G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是()A.若G1=G2，则拉力F1､F2做的总功相同B.若G1=G2，则拉力F2做的有用功多C.若G1G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率D.若G1G2，则甲､乙两个滑轮组的机械效率相等对应训练C4.如图所示，在水平路面上