四川省达州市2020年中考物理一轮复习第14讲简单机械功和机械能课件202005022142.ppt

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1、第14讲 简单机械功和机械能考点梳理知识点一一 杠杆杠杆1.杠杆杠杆：在力的作用下能绕着_转动的硬棒叫做杠杆。2.杠杆的五要素杠杆的五要素(如图所示)(1)支点支点(O)：杠杆绕着转动的点。(2)动力动力(F1)：使杠杆转动的力。(3)阻力阻力(F2)：_杠杆转动的力。(4)动力臂动力臂(l1)：从支点O到动力F1作用线的距离。(5)阻力臂阻力臂(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：_。二二 生活中的杠杆生活中的杠杆F1l1=F2l2杠杆类型杠杆类型省力杠杆省力杠杆费力杠杆费力杠杆等臂杠杆等臂杠杆示意图力臂的关系l1_l2l1_l2l1_l2力的

2、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1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定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑

3、轮组图示实质_杠杆_杠杆等臂省力定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组F和和G的关系的关系F=_F=_F=_F=_s和和h的关系的关系s=_s=_s=_s=_特点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

4、=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 动能和势能类别类别动能动能势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判断

5、有无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ABC三小球先后从同一装置的hAhBhC高处滚下(mA=mBhB)，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

6、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)ABC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=1Nm。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

7、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6.6104P=W/t1瓦特(W)1031.力对物体不做功的三种情况夺分点拨理解理解举例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

8、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

9、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3103N，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=3103N6103m=1.8107J，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=1.8107J/300s=6104W。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，

10、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=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

11、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=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF，所以拉力：F=G/n=3.6N/(475%)=1.2N，由 于 P = F v ， 所 以 绳 子 自 由 端 移 动 的 速 度 ：v=P/F=0.36W/1.2N=0.3m/

12、s，由于忽略摩擦及绳重，则机械效率：=W有/W总=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)，所以动滑轮总重：G动=G/-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：=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

13、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 / 2 O A = 1 / 2 4 2 c m = 4 c m ， 故 A 错 误 ； 阻 力 臂 ：LOB=32cm=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=40.5N=2N，故C错误；根据杠杆的平衡条件得，GLOB=FL1，代入数据，2N8cm=F4cm，解得，F=4N，故D错误。故选B

14、。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，

15、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F1F2将重物G1G2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F1F2做的总

16、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，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳滑轮的质量和摩擦，求：(1)10s内汽车对绳的拉力所做的功；(2)汽车对绳的拉力大小；(3)斜面的机械效率。解：(1)由P=W /t可得，10s内汽车对绳的拉力所 做 的 功 ：W=Pt=1.2105W10s=1.2106J；(2)10s内

17、货物移动的距离：s物=vt=2m/s10s=20m，由图可知，n=3，拉力端移动距离：s=3s物=320m=60m，由W=Fs可得，汽车对绳的拉力大小：F=W/s=1.2106J/60m=2104N；(3)滑轮组对重物的拉力：F拉=3F=32104N=6104N，斜 面 的 机 械 效 率 ： = W有/ W总 1 0 0 % = G h / F拉s物100%=(9104N10m)/(6104N20m)100%=75%。焦点4 动能和势能的影响因素及相互转化(重点)样题4如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中，(不计空气阻力)下列说法正确的是( )A.从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小B

18、.从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大C.从B到C的过程中，动能增大，重力势能增大D.从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小A5.2019年1月3日，“嫦娥四号”实现了人类探测器首次在月球背面软着陆，“嫦娥四号”探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避难，选择相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，“嫦娥四号”探测器的重力势能_，机械能_。(均选填“增大”“不变”或“减小”)对应训练减小减小考场走进达州中考命题点1 杠杆平衡条件的应用1.(2016达州)如图所示，杠杆处于平衡状态，且每个钩码的质量相同，

19、若将两边的钩码分别向支点移动相同的距离后，则杠杆_(选填“A”或“B”)端会下沉。B解析假如一个钩码的重力是G，则原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为3G2G，其对应的力臂分别为L1L2，根据杠杆的平衡条件可得：3GL1=2GL2，由此可知，L12G，所以3GL2GL，所以3GL1-3GL2GL2-2GL。因此杠杆将向B端即右端倾斜。故若将两边的钩码分别向支点移动相同的距离后，则杠杆B端会下沉。命题点2 杠杆滑轮(组)作图2.(2019达州)轻质杠杆OABC能够绕O点转动，已知OA=BC=20cm，AB=30cm，在B点用细线悬挂重为100N的物体G，为了使杠杆在如图所示

20、的位置平衡，请在杠杆上作出所施加最小动力的图示(不要求写出计算过程)。解析根据杠杆的平衡条件，要使力最小，则动力臂应最长，即连接OC为最长的力臂，力的方向与OC垂直且向上，根据勾股定理和全等三角形定理可得，动力臂OC=50cm，故根据杠杆平衡条件可得：F1OC=GOA，代入数值可得：F150cm=100N20cm，解得：F1=40N，选取标度为20N，过C点作出最小动力，使线段长度为标度的2倍。3.(2015达州)如图所示是一轻质杠杆，O是支点，为了使杠杆在此位置平衡，请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂L。解析连接OA，则OA是最长的力臂，作OA的垂线，物体对杠杆的力使杠杆向逆时针方向转动

21、，所以F应使其向顺时针方向转动。4.(2012达州)请你在如图中画出用滑轮组提升重物的最省力的绕绳方法。5.(2014达州)初三学生小华从一楼步行到三楼，用时0.2min，他步行的路程约为12m，升高高度为6m，下列估算正确的是( )A.小华步行的平均速度约为0.5m/sB.小华步行的平均速度约为0.75m/sC.小华重力做的功约为3000JD.小华重力做的功约为4500J命题点3 功功率的简单计算C6.(2013达州)中学生小华在一次跳绳的体能测试中，1min内跳了120次，每次跳离地面的高度约为5cm，则他跳绳时的功率最接近( )A.5WB.50WC.500WD.5000WB7.(2017

22、达州)如图所示，用20N的水平拉力F拉滑轮，可以使重15N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B重8N，弹簧测力计的示数为3N且保持不变。若不计轮重弹簧测力计重绳重和滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是( )A.地面受到的摩擦力为10NB.滑轮移动的速度为0.4m/sC.在2s内绳子对物体A所做的功为4JD.水平拉力F的功率为4W命题点4 滑轮(组)斜面的相关计算C【解析】图中使用的是动滑轮，设物体A受到绳子的拉力为F左，则拉力F=2F左，物体A受到向左的拉力：F左=1/2F=1/220N=10N，而fB=F示=3N，物体A受到向左的拉力等于地面对它的摩擦力f地加上B对它的摩擦力

23、fB，即F左=f地+fB，所以地面受到的摩擦力：f地=F左-fB=10N-3N=7N，故A错误；滑轮移动的速度：v轮=1/2v=1/20.2m/s=0.1m/s，故B错误；物体A移动的距离：s=vt=0.2m/s2s=0.4m，对A做的功：W=F左s=10N0.4m=4J，故C正确；水平拉力F的功率：P=Fv轮=20N0.1m/s=2W，故D错误。故选C。8.(2015达州)用如图所示的甲乙两滑轮组分别把相同的物体匀速提升相同的高度，两装置的机械效率分别为甲乙，拉力做的功分别为W甲W乙，若滑轮规格相同，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )A.W甲W乙甲W乙甲乙C.W甲=W乙甲=乙D.W甲乙C

24、【解析】由图可知，n甲=5，n乙=4，不计绳重及摩擦，绳子受的拉力：F甲=1/5(G物+G轮)，F乙=1/4(G物+G轮)，绳子自由端移动的距离s=nh，提升物体的高度h相同，s甲=5h，s乙=4h，拉力做的功：W甲=F甲s甲=1/5(G物+G轮)5h=(G物+G轮)h，W乙=F乙s乙=1/4(G物+G轮)4h=(G物+G轮)h，所以W甲=W乙；动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有=G物h，滑轮规格相同，不计绳重及摩擦，利用滑轮组做的有用功相同额外功相同，总功相同，由=W有/W总可知，滑轮组的机械效率相同。故选C。9.(2019达州)救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳

25、施加的拉力F大小为2.5103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m(不计车长钢绳重动滑轮重钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g取10N/kg)。在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为_J，整个装置的机械效率为_，小车A与斜面间的摩擦力大小为_N。210480%1103【解析】车的重力：G=mg=1103kg10N/kg=1104N，钢绳做的有用功：W有=Gh=1104N2m=2104J；不计车长，拉力端移动距离：s = 2 L = 2 5 m = 1 0 m ， 拉 力 做 的 总 功 ： W总=Fs=2.5103N1

26、0m=2.5104J，整个装置的机械效率=W有/W总100%=(2104J)/(2.5104J)100%=80%；不计钢绳重动滑轮重钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功，W额=W总-W有=2.5104J-2104J=5103J，由W额=fL可得，摩擦力：f=W额/L=5103J/5m=1103N。10.(2014达州)如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是_，拉力的功率是_W。75%48【解析】摩擦力：f=0.3G=0.3300

27、N=90N，滑轮组的机械效率：=W有/W总=fs/F3s=f/3F=90N/(340N)=75%；拉力移动速度：v=3v物=30.4m/s=1.2m/s，拉力的功率：P=Fv=40N1.2m/s=48W。11.(2015达州)某工人用如图所示的装置把一重为1200N的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时10s，已知斜面长6m高2m，此装置的机械效率为80%(滑轮重绳重滑轮与绳之间的摩擦均不计)。求：(1)拉力F；(2)拉力F做功的功率；(3)箱子和斜面间的摩擦力。解：(1)由图可知滑轮装置是一个动滑轮，绳端移动的距离：s=2s=26m=12m，有用功：W有=Gh=1200N2m=2400J，根据=W有/W总=W有/Fs可得，拉力：F=W有/s=2400J/(80%12m)=250N；(2)拉力做的功：W总=Fs=250N12m=3000J，拉力做功的功率：P=W总/t=3000J/10s=300W；(3)根据W总=W有+W额可得，克服摩擦力做的额外功：W额=W总-W有=3000J-2400J=600J，根据W=fs可得，箱子和斜面间的摩擦力：f=W额/s=600J/6m=100N。