第9章机械和功教案(北师大九全册)

第九章 机械和功一、杠杆1、在力的作用下可以绕固定点转动的硬棒，叫做________，固定不动的点是杠杆的__________，从_______到_____________的距离叫动力臂，从________到_____________的距离叫阻力臂。

（注意：所谓动力和阻力，其实是相对而言的，如果把使杠杆顺时针转动的力叫动力，则使杠杆逆时针转动的力即为阻力）。

还应注意可看做杠杆的不一定就是直棒，有时甚至不是棒状，举例：__________、___________、__________等。

滑轮和轮轴也都可以看做是变形的杠杆。

_____是一个物理模型，它是从实际物体中抽象出来的，具有高度的概括性。

作动力、阻力、动力臂、阻力臂也是中考的重点，同学们，你会作吗？请试一试：（特别注意力的作用点和方向）作出右图1杠杆的五个要素； 右图2杠杆的动力臂和阻力臂。

2、杠杆处于_______或______________状态称为杠杆平衡，通常讨论的是静止状态。

在“研究杠杆的平衡条件”实验中：① 实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在____位置平衡，这样做是为了从杠杆上方便地读出或测量出力臂。

若发现杠杆左端低、右端高，这时应将两端的螺母都向______移.②实验中，我们是根据测得的数据，通过计算___________________________才归纳出杠杆的平衡条件是_______________________。

据此可以把杠杆分为三类： 杠杆分类 结构特点是否省力 是否省距离 应用举例省力杠杆 L 动_____ L 阻 省力 费距离 铡刀、起子、羊角锤、钳子等费力杠杆 L 动_____ L 阻 等臂杠杆L 动_____ L 阻二、滑轮1、定义：周边有槽，可绕中心转动的轮子。

可以分为_________和_________两类。

定滑轮的轴固定，不能省力但能改变力的____；动滑轮轴不固定，跟物体一起运动，能省_____力但费___倍的距离。

把定滑轮和动滑轮组合起来就成了________，如和判断滑轮组的省力情况呢？ 方法：使用滑轮组时，动滑轮和重物用n 段绳子吊着，拉力就是物重的n 分之一（F=——G物）。

（不计摩擦和动滑轮重）重物上升h 高度，绳子自由端要移动nh 距离（s=nh ）。

F = G / n （不计摩擦阻力和动滑轮重）F =（G 动 + G 物）/ n （考虑动滑轮的重力，但不计摩擦力） 同学们，你们明白了吗？ 请做右边的两题：2、前面说了，滑轮和轮轴也都可以看做是变形的杠杆，请同学们看书64页的科学窗，了解1 n轮轴，并分析出轮轴实际上是一个_______杠杆。

定滑轮实际上是一个______杠杆，动滑轮实际上是动力臂是阻力臂__倍的_____杠杆。

三、功和功率1、力学里面的功必须包含两个因素：①_______________________，②__________________________。

例如：举重运动员将杠铃稳稳的举在空中，停留了10s，运动员对杠铃________，用竖直方向的500N力提着水桶，沿水平方向移动了2m ，人对水桶________，足球被运动员踢到空中，足球在空中飞行的过程中，运动员对足球________。

（以上都选填“做了功”或“没有做功”）通过这几个例子，请同学们总结不做功的几种情况：_______________________________、______________________________、_______________________________。

2、功的计算公式：_________，单位：_________。

请说出1N/m的物理意义：______________________。

3、功率是用来表示物体做功_______的物理量，其定义是：___________________________________，定义公式：_____ 单位：___________________。

4、正确理解功和功率非常重要，____表示做功的多少，_______表示做功的快慢，而做功的多少和做功的快慢是不同的。

做的功多，做功不一定快，也就是功率不一定大，因为这个功可能在较长的时间内完成的。

功率大，做的功也不一定多，因为做功的时间可能很短。

要比较功率的大小，必须同时考虑两个因素：做功的多少和完成这些功所用的时间。

在选用机器的时候，要根据__________来选择机器的功率大小，比如，一个玩具小跑车可能只需1W的电动机，而一艘航空母舰则需要安装超大功率的核动力设备。

四、机械效率及测滑轮组的机械效率1、机械效率是反映机械性能的一项重要指标，要理解机械效率，就必须理解有用功，额外功和总功。

有用功W有用：完成某项任务时有实用价值的功（有用功一般是克服重物重力所做的功）额外功W额：为完成任务无实用价值而又不得不做的功。

（额外功一般是克服机械本身重力或克服摩擦力所做的功）总功W总：有用功与额外功的总和。

（总功一般是拉力所做的功或机器所做的功）例如：用水桶从井中提水时，对桶中水所做的功是：_________，把水提起来时水桶也被提起来了，对水桶做的功是________，拉力做的功是：_______________。

若水桶不小心掉到井里了，要把桶捞上来，则有用功、额外功、总功分别是什么？现在你知道什么是机械效率了吗？_______和______的比值叫机械效率。

其公式是：______，从公式可以看出，机械效率越大，_____功在总功中所占的比例就越大，能量的浪费就越_____。

但在实际使用机械做功时，由于要克服机械之间的摩擦或机械自重而做额外功，因此有用功总是_____总功的，所以机械效率一定_____1，所以使用机械____省功。

2、机械效率η越大，_______在______中所占的份额越多，说明机械的性能越好.机械效率的高低与机械的功率和是否省力都_______。

所以功率越大的机械机械效率越大，越省力的机械机械效率越大的说法都是错误的。

3、要测滑轮组的机械效率，就必须弄清哪部分是有用功、哪部分是额外功、哪部分是总功。

有用功____________________，额外功___________________，总功__________________________。

然后利用原理η= W有用/ W总×100% 也即η=Gh/Fs 。

根据这个原理，需要测量的物理量有：__________需要的测量工具有：_______、__________。

若没有刻度尺，则还能否测出滑轮组的机械效率呢？若能，则计算滑轮组机械效率的公式变为____________________________。

4、通过学习，我们要理解到，要提高滑轮组的机械效率可以从两个方面考虑：额外功一定时，_________越大，机械效率越高。

有用功一定时，______越小，机械效率越大。

所以为了提高滑轮阻的机械效率，我们可以：①加大______________________，②减小_______________________。

判断正误：1．有用功越多，机械效率越高2．额外功越少，机械效率越高3．做总功越多，机械效率越低4．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高练习：1.在下列机械中，①羊角锤②钓鱼竿③天平④钢丝钳⑤筷子⑥理发剪刀⑦普通剪刀⑧铁匠剪刀⑨缝纫机的脚踏板⑽铡草用的铡刀⑾镊子⑿铁锹⒀道钉撬⒁定滑轮⒂动滑轮，它们中属于省力杠杆的是属于费力杠杆的是属于等臂杠杆的是.2.某建筑工地上，起重机将1000 N的重物竖直向上匀速提升10 m后，又将重物水平移动了5 m，在整个过程中，当物体向上运动时，拉力做功___J；当在水平方向移动时，拉力做功____J.3.重力为100 N的物体，受到50 N的水平拉力，在水平面上匀速前进5 m，则重力做功为____J，拉力做功为____ J.4.如图所示，把一个物体G在10 s内匀速向上拉起0.5 m，弹簧测力计的示数为2 4 N，若不计滑轮重力和摩擦，(g=10 N/kg)，则物体的质量是___ kg ，拉力F所做的功为___ J，拉力F的功率为___ W .5.用一个动滑轮把重100 N的砖块提到9 m高的脚手架上，所用拉力为60 N，所用时间为20 s，那么有用功为____J，总功率为__ W，此装置的机械效率为____%.6.下列关于机械效率的说法中正确的是( )A.做功多的机械，机械效率一定高B.单位时间内所做的功越多，机械效率越高C.使用任何机械的目的都是为了省功D.使用任何机械，它的机械效率总小于17.如图：一根直杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终杠杆垂直的力F，如图所示，当直杆从竖直位置慢慢抬到水平位置的过程中，力F的大小变化情况应是( )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.不变8.在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到如下数据，见表格 次数 钩码质量 (g) 钩码的 高度(m) 弹簧测力 计示数(N) 弹簧测力计移 动距离(m) 1 100 0.1 0.5 0.3 22000.20.90.6①所用滑轮组中动滑轮、定滑轮的个数最少分别为____个和___个.②第1次，第2次实验的机械效率的大小分别是η1=______，η2=_______.③两次实验机械效率不同的原因是_________________________________________ ④操作中应注意：弹簧测力计应沿竖直向上方向拉着绳子使钩码做________运动。

9.下列情况下，有力对物体做功的是( )A.用力推车，车不动B.一只苹果从树上落下来C.举重运动员举着杠铃沿水平方向走了1 mD.小车在光滑的水平面上匀速运动10.某机械的功率是750 W ，表示该机械( )A.每秒做功750 J/sB.能做750 J 的功C. 1s 的功率是750 WD. 1 s 内做750 J 的功11.一辆汽车满载时总重G=8×104 N ，在F=8200 N 的牵引力作用下上坡，已知汽 车沿斜坡前进s=500 m 时，竖直方向升高h=10 m ，则牵引力F 对汽车做的功是_______ J ，重力对汽车做的功是_______ J.12.用水平力F 拉物体A 在光滑水平面上沿直线移动S,做功W 1 ；用同样的力F 拉物体B 在粗糙水平面上沿直线移动S,做功W 2，则( )A.W 1 = W 2B. W 1＞W 2C. W 1 ＜ W 2D.条件不定，无法比较13.甲、乙两台机械的机械效率分别是80% 和60%，现分别使用这两台机械做相同的有用功，那么使用这两台机械所做的总功的比是 （ ） A.1:1 B.4:3 C.3:4 D.无法断定14.提高滑轮组的机械效率，下列措施正确的是( )A.多用几个动滑轮，减小拉力B.增加钩码个数，增大拉力C.减小提升的高度，减小做功D.上述措施都可行15、如图所示，用一轻质杠杆AB 提升重为200 N 的物体G ，支点O 处的摩擦 不计，BO=2OA ，重物被举高0.2 m ，则动力作用点竖直下降的距离是____ m ，动力做功是___J ，动力是____ N.16.如图所示，重为500 N的物体与地面间的摩擦力是150 N，为了使物体匀速移动，必须在绳端施加60 N的水平拉力，则滑轮组的机械效率为；若物体移动速度为0.2 m/s，则1 min内拉力所做的功为____ J.17、如图所示，轻质木板OB绕O点转动，OB长1 m，细线AB能承受的最大拉力为60 N，在C点放一重为50 N的物体M，OC长10 cm ，此时木板在水平位置静止平衡状态.现在物体M上加一水平向右的拉力F，F= 10 N，恰好使物体M在木板上匀速运动，经过5 s后，细线裂断，求：①物体M受到的滑动摩擦力②细线断裂时，拉力F做的功和功率.18、如图，用该滑轮组提起重为320 N的物体时，绳子自由端的拉力F=200 N.(不计绳重和一切摩擦)①该滑轮组的机械效率为多少?②若被提的重物改为G′=420 N，5 s内将重物提升2 m，则绳端拉力做了多少功?功率为多大?机械效率是否变化?如变化，则机械效率为多大?19、用“一定二动”的滑轮组来提升重物G，如图6-2-7所示，不计拉线质量及滑轮转动摩擦的影响，每个滑轮的质量相等，所提升的重物G是边长为2 dm 的正方体大理石块；当拉力F为60 N时，石块恰能被匀速提升，求：①匀速提升大理石块时，滑轮组的机械效率多大?②当绳子自由端拉力为40 N时，大理石块对地面的压强是多大?(ρ石=2.5×103 kg/m3，g=10 N/kg)20.请画出下图中杠杆所受力的力臂.。