中考物理专题复习-简单机械-功和能

简单机械 功和能

【教学内容与目的要求】

1、理解力臂的概念

2、理解杠杆的平衡条件 4、常识性了解轮轴的作用 6、理解机械功的计算公式:W=FS 8、知道功的原理

3、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用 5、理解做功的两个必要因素 7、理解功率的概念

9、知道有用功和总功,知道机械效率

10、理解动能、势能的初步概念,知道弹性势能,知道动能、势能可以相互转化 【重点与难点】

1、理解力臂的概念,正确地在图上画出力臂,或根据题目所给条件判断那一个是力臂。 2、杠杆的平衡条件及应用 3、定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用 4、功、功率的概念 5、功的原理

6、机械效率—知道有用功、额外功、总功和机械效率 7、动能、势能的概念及机械能的概念 8、动能和势能是可以相互转化的。 【方法指导与教材延伸】 1、什么是杠杆

物理学上定义的杠杆是一根在力作用下能绕固定点转动的硬棒。所谓硬棒,就是要求在使用时棒不会变形,至于棒的形状则并非一定要求是直的,比如滑轮、轮轴等都可看作是杠杆。 在生产劳动和日常生活中,常接触到杠杆,如买菜使用的杆秤,实验室使用的天平。常用的剪刀、镊子、羊角锤等实际都是杠杆的变形。 2、正确理解力臂的概念

力臂是指从支点到力的作用线的距离,力对支点的转动效果不仅与力的大小有关,还与支点到作用线的垂直距离有关。支点到动力作用线的距离叫动力臂,支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂。力的大小相同时,力臂是影响杠杆转动的物理量。 如图甲所示,若分别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2,使杠杆缓缓绕O点转动,当然用力F2较小,因为F2的力臂较大。

如图乙中,若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2,使杠杆缓缓绕O转动,我们发现用力F1较小,原因同样在于F1的力臂较大。 应用中必须留心力臂的画法。千万不要把转动轴到力作用点的连线误认为是力臂。

图乙中我们还可以看到,若作用点不变,力的方向发生改变,那么力臂也会随着改变,F1

的力臂是l1,F2的力臂是l2,而且力臂不一定在杠杆上(如l2)。

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3、杠杆平衡表示什么意思:平衡条件是什么。

当有两个力或几个力作用在杠杆上,能使杠杆分别按两个不同方向(比如顺时针或逆时针)转动,若杠杆保持静止不动或匀速转动时,则我们说杠杆平衡了。根据实验可确定杠杆平衡的条件是:

F动?l动?F阻?l阻即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。

应该注意所谓动力与阻力并无严格区别,比如天平测量物体质量时,被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力,哪个是阻力,它们在这里的区别仅在于使杠杆转动的方向不同而已。 4、滑轮的实质是什么

滑轮实质是变形的,可连续转动的杠杆。定滑轮的支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,由杠杆的平衡条件可知,定滑轮是等臂杠杆,故使用定滑轮不能省力;动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径,

1由杠杆的平衡条件可知,动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,动力就是阻力的,所以动滑轮能

2省一半力。

5、怎样判断滑轮组的用力情况?

使用滑轮组提重物时,若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重,则重物和动滑轮由几段绳子(G?G轮)承担,提起重物的力就等于总重量的几分之一,即F=物。因此判

n断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。

用“隔离法”,把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来,就很容易弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n,在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组隔离,以重物和动滑轮为研究对象,有四根绳子承担动滑轮及重物,

GG所以用力F=总。同理,分析乙图可知,提起重物及动滑轮的力F=总。

45从上面还可以看出,同一个滑轮组,绳子的绕法不同,省力的情况也不

同,绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。 6、正确理解“功”的意义

物理学上引入功的概念,并定为:一个物质受到力的作用,并在力的方向上通过一 段距离,称这个力对物体作了功。

功和日常生活中常常讲的“工作”很相似,但两者并不相同。“工作”的含义比较广泛,它是指用体力劳动或脑力劳动来完成的任何一种活动,物理学中功的含义要狭窄得多,但是比较严格。

功是由两个因素决定的,一个是作用力,一个是作用力方向上物体通过的路程,两者缺一不可。下列三种情况对物体都没有做功:

⑴物体移动了一段距离,但没有受到力的作用。例如物体在光滑水平面做匀速运动,在水平方向没有受到阻力,也没有受到动力,物体由于惯性而运动,因而没有力对物体做功。 ⑵物体受到力的作用,但没有沿力的方向通过距离,例如,用力推车,车没有推动。推车的力没有对物体做功。又如,一个人举着重物不动,他对重物的举力没有对重物做功。

⑶物体受到了力的作用,也通过了距离.但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直.例如,手用竖直向上的拉力提水桶,沿水平方向移动距离,水桶没有在竖直方向上移动距离,这个拉力也没有对水桶做功。

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7、正确理解功率的概念

功率是表示物体做功快慢的物理量。功率和功是两个不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。功率大,表示单位时间内做功多。功率是由物体所做的功和完成

W这个功所用的时间两个因素决定的。从公式P=可知,相同的时间内做功多的,功率大;做

t相同的功,所用时间少的,功率大。

∵W=F˙S ∴P=

WF?S=F˙v ?tt物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力

与物体速度的乘积。

在功率P一定时,力F与速度V成反比。当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。

8、机械效率等于有用功跟总功的比值,它与机械是否省力和机械功率大小,做功多少是无关的,一般情况下,省力的机械效率低。

9、测滑轮组的机械效率,在这分组实验中,应把根据原理图装配器材,为培养学生实验能力,老师应让学生知道本实验的原理,按排实验步骤,装配器材,设计表格,以达到逐步发展学生实验能力的目的。

10、关于本节课文后面的实验思考题,应启发引导学生自己解答,必要时,教师也可作适当提示或组织学生讨论三个问题,可按如下思路分析(题目略):

(1)因为W总=W有用+W额外

所以=

W有用W总?100%?W有用W有用?W额外?100% =

1?1?100% W额外W有用一般情况下,同一滑轮组挂不同的钩码时,W额外变化不大,因而可以近似地认为其不变,但挂不同钩码时,W有用不同,由上式可知,这时机械效率η也不同。

(2)两滑轮组同时挂2个钩码时,当提升相同高度时,W有用是相同的,此过程中,滑轮组所做的额外功主要为提升滑轮,所做功与克服摩擦力所做功之和,因第二种滑轮组提升的动滑轮为2个,它需做的额外功大于第一种滑轮组需做的额外功。故由上式即可知,第二种滑轮组的机械效率比第一种的小。

(3)提高滑轮组机械效率的主要措施有:使滑轮组在满载情况下工作,以增大有用功在总功中的比例,在滑轮的转轴中加润滑油,以减小摩擦阻力,减小滑轮组中动滑轮的自重等,即在有用功一定的情况下,减少额外功,提高效率。

11、能是物理学中的重要概念,比较抽象,不易理解,只要求学生知道物体做功的本领叫做能(或能量),物体能够做多少功,它就具有多少能。 12、用生活实例共同探讨动能和势能的大小与哪些因素有关,在生活实例及课本中提出的一系列问题的讨论中归纳出有关的结论。

13、“机械能转化和守恒定律”可以分两个层次进行。

(1)通过观察实验与实例分析,得出机械能可以相互转化的结论。

(2)说明机械能可以相互转化后再考虑到“守恒”的概念,事例应由简到较复杂的先后顺序考虑进行分析归纳,尽量应用贴近学生生活的事例,及简单明了的实验进行讲解。

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