2022年功和机械能及简单机械复习导学案 .pdf

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1、学习必备欢迎下载第 8、9 讲功、功率、机械能、简单机械、机械效率复习导学案【知识点梳理】一、功（机械功） ：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离 。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。举例： 某同学踢足球，球离脚后飞出10m 远，足球飞出10m 的过程中人不做功 。 （原因是足球靠惯性飞出） 。3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式： W=Fs 4、功的单位：焦耳 ，1J= 1Nm 。把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。5、应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时F 就是这

2、个力；公式中s 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。功的单位“焦” （牛米= 焦） ，不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”）单位搞混。二、功率：1、定义： 单位时间里完成的功。2、物理意义：表示做功 快慢 的物理量 。3、公式：P = Fv4、 单位：主单位 W 常用单位kW、 MW 、 马力换算：1kW=103W， 1MW=106W， 1马力 =735W 某小轿车功率66kW ，它表示： 小轿车 s 内做功 66000J 5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

3、三、机械能(一)动能和势能1、能量： 一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2、知识结构：P W t = 机械能势能重力势能定义： 物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体越大、举得越大，重力势能就越大弹性势能定义： 发生形变的物体具有的能量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大，弹性势能就越大动能定义： 物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体越大、越大，动能就越大精选学习资料

4、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载3、探究决定动能大小的因素：（参考教材图文）猜想：动能大小与物体质量和速度有关；实验研究：研究对象：小钢球方法： 控制变量；如何判断动能大小：看小钢球能推动木快移动距离的多少(转换法 ) 如何控制速度不变：使钢球从 同一高度 滚下，则到达斜面底端时速度大小相同 ；如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时定性结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时定性结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；

5、速度越大动能越大，质量越大动能也越大。练习：右表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度 你判断的依据：人的质量约为牛的1/12 ，而速度约为牛的12 倍此时动能为牛的12 倍，说明速度对动能影响更大4、机械能： 动能和势能统称为机械能。理解：有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。(二)动能和势能的转化1、知识结构：#2、动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转

6、化为重力势能；#3、动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体减速（动能减小），而另一个物体的弹性形变变大（弹性势能增大），则动能转化为弹性势能；如果一个物体加速（动能增大），而另一个物体的弹性形变变小（弹性势能减小），则弹性势能转化为动能。#4、动能与势能转化问题的分析：首先分析 决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素 看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。还要注意 动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有机械能损失），则动能势能转化过程中机械能不变。题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失机

7、械能守恒；“斜面上匀速 下滑”表示有能量损失机械能不守恒。物体质量 m/kg 速度 v/(m.s-1) 动能 E/J 牛约 600 约 0.5 约 75 中学生约 50 约 6 约 900 动能转化转化势能弹性势能重力势能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载(三)水能和风能的利用1、 知识结构：2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。练习 ：水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？答：水电站修筑

8、拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能 ，水下落时可以转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。四、杠杆1、 定义： 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：杠杆可直可曲，形状任意。有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2、 五要素组成杠杆示意图。支点： 杠杆绕着转动的点。用字母 O 表示。动力： 使杠杆转动的力。用字母F1表示。阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。说明动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上 。动力、阻力的方向不一定相反 ，但它们使杠杆的转动的方向相反 （反向旋转）动力臂： 从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。阻力臂：

9、 从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。*画力臂方法 ： （一找支点、二画线、三连距离、四标代号） 找支点 O； 画力的作用线（虚线） ；画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线） ；标力臂（大括号和字母代号）。3、 探究究杠杆的平衡条件实验：杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。这时杠杆的重心位于支点上，杠杆自身重力的力臂为0. 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力动力臂阻力阻力臂。写成公式F1l1=F2l2也可写成： F1 / F2=l2 / l1 补充点：（1）实验探究时应注意：要通过乘

10、除找关系.不同单位的物理量不能相加减; 实验结论要具有普遍性，防止实验次数太少而得出的结论具有偶然性；不得人为设置特殊实验数据来探究规律.（2） 杠杆的不平衡：动力动力臂 阻力阻力臂例如：若F1 L1 F2 L2，则杠杆不会平衡，原来静止的杠杆会沿着F1的方向开始加速转动机 械 能 的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电O F1l1l2F2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载（3）注意：杠杆是否平衡，关键是由力与力臂的乘积来决定，不是仅看力或者力臂的大小。4、应用：名称结 构特 征特 点应用举例

11、省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、 铡刀、 动滑轮、 轮轴、 羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮说明： 判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆的两种方法：（1）根据该杠杆要起到的作用。需要省力的是省力杠杆，需要省距离的是费力杠杆;（2）根据该杠杆的力臂大小.动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。5、 杠杆问题解题指导：(1)分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件

12、解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。）（2）解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。五、滑轮1、 定滑轮 ：定义： 中间的轴固定不动的滑轮。实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。对理想的定滑轮 (不计轮轴间摩擦）F=G 绳子自由端移动距离S = h 重物移动的距离2、 动滑轮：定义： 和重物一起移动的滑轮。 （可上下移动，也可左右移动）实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力

13、臂2 倍的省力杠杆。特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则： 拉力 F=1 2G 只忽略轮轴间的摩擦而考虑动滑轮的重，则F= 1 2(G物+G动) 绳子自由端移动距离s=2h 3、 滑轮组l1l2F2F1F1l1F2l2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载定义： 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。特点： 使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。理想的滑轮组 （不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力 F= G /n 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力 F= 1/ n

14、 (G物+G动) 绳子自由端移动距离s=nh （s 为绳子自由端移动的距离，h 为动滑轮移动的距离）# 滑轮问题规律总结：（1）滑轮组上承担阻力的绳子的段数为n.即直接绕挂在动滑轮上绳子的段数。（2）对于定滑轮n=1 动滑轮 n=2 滑轮组 n 是大于或等于2 的自然数。当 n 为偶数时，n=2N，绳子起端在定滑轮挂钩上。（偶定）当 n 为奇数时，n=2N+1, 绳子起端在动滑轮挂钩上。（奇动）其中 N 为动滑轮的个数，同一滑轮组中动定滑轮的个数相差不超过1 （3）距离关系：s=n h 速度关系：v绳=nv动（4）力的关系F = F阻/ n （不计绳重和滑轮上的摩擦）滑轮组 竖直放置 时F =

15、（G物+G动）/ n若不计滑轮重 时 F =G物/ n 滑轮组 水平放置 时F = f/ n (f 为动滑轮连着的物体受到的摩擦力) （5）确定 n 的方法观察法：数出绕挂在动滑轮上的绳子的段数。若最后一段绳子是从动滑轮出来的，此段计入 n; 若最后一段绳子是从定滑轮出来的，此段绳子不计入n。计算法：方法一：n = s / h 方法二：或者（G总、f为滑轮组承受的总重或水平阻力，F 为滑轮组上绳子能承受的最大拉力六、机械效率：、有用功：定义：对人们有用的功。公式： W有用Gh（竖直方向提升重物 ）W有用=W总W额W有用=W总2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式： W额= W总W有

16、用滑轮： W额=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面： W额=f L (f 为斜面上的阻力) 3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式： W总=W有用W额W总= W有用滑轮： W总=Fs 斜面： W总= fL+Gh 或 W总=FL 4、机械效率：定义： 有用功跟总功的比值。 公式： 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量： 原 理：应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力 F、绳的自由端移动的距离S 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外

17、还需刻度尺、弹簧测力计。W有 用W总= GhFL = n G总F= n fF= W有 用W总= GhFS = 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A 动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B 提升重物越重，做的有用功相对就多。C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法 和重物提升高度不影响滑轮机械效率。竖直方向使用的滑轮组：物重一定时，动滑轮重力越小，机械效率越高。动滑轮重力一定时，物

18、重越大，机械效率越高。*5、机械效率归纳斜面：滑轮 ：竖直方向使用 Gh/Fs G/nF 当不计滑轮重及滑轮上摩擦时 G/(G+G动)水平方向使用 f/nF (f 为动滑轮连着的物体受到的摩擦力) 七、功的原理：1、内容： 使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2、说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？）功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离 ，要省距离必须费力 ，既 省力又省距离的机械是没有的。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力 、或者 可以省距离、也可以 改变力的

19、方向，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）3、应用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵从功的原理 ；理想斜面公式：FL=Gh 其中： F：沿斜面方向的推力；L：斜面长 ；G： 物重 ；h：斜面高度 。如果斜面与物体间的摩擦为f ，则： FL=fL+Gh ；这样 F 做功就大于直接对物体做功Gh 。【典型训练题】1、 如图所示，工人用滑轮组提升重240N 的物体，所用的拉力为150N，物体在 5s 内匀速上升lm求： (1)有用功（ 2）额外功 (2)滑轮组的机械效率(3)拉力的功率（ 5）当提升重300N 的物体时，滑轮组的机械效率。2、用如图所示的滑轮组去拉重力为600N 的物体 A。物体 A 在 F=100N 的拉力作用下， 2s 沿水平方向匀速前进了4m。求： (1) 拉力的功率 ? (2)若该装置的机械效率为 80，物体A 在水平方向上受到的阻力是多少？GhFL = 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页