简单机械功和机械能中考复习指导

简单机械、功和机械能中考复习指导

江苏

缪启忠

一、考点透视

杠杆定义及杠杆五要素；画动力臂和阻力臂；杠杆的分类及应用；根据杠杆的平衡条件计算动力或阻力的大小；根据做功的两个必要因素判断力是否对物体做了功；会用功的公式计算功的大小；功率的含义；用功率的公式计算功率的大小；有用功、额外功、总功的含义；机械效率的概念；测量、计算和比较滑轮组的机械效率；动能、重力势能、弹性势能、机械能的概念；影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；动能和势能之间的相互转化。

（一）杠杆

1. 定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。

2. 杠杆五要素：支点O 、动力1F 、阻力2F 、动力臂1L 、阻力臂2L 。 强调：

（1）支点只有一个，必须画在杠杆上。

（2）力臂是一个点到一条直线的距离。画力臂的方法及步骤：先根据实际情况标出杠杆的支点，再通过力的作用点沿力的方向画力的作用线（可以向两端适当延长），最后通过支点向力的作用线作垂线，垂足落在力的作用线上，从支点到力的作用线的这段垂直距离即为该力的力臂。切记，力臂不是在力的作用线上而是垂直力的作用线。

（3）若力的作用线通过支点，则其力臂为零，该力对杠杆无转动效果。

3. 杠杆平衡条件又叫杠杆原理，内容是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写作2211L F L F =。

强调：研究杠杆平衡条件时，在不挂重物的情况下，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，其目的是为了使杠杆本身的重力作用线通过支点，这样可以避免杠杆本身重力对实验的影响。同时可以直接从杠杆上读出或量出力臂。

4.

强调：既省力又省距离的杠杆是没有的。

（二）滑轮和滑轮组

1. 定滑轮的实质是等臂杠杆，定滑轮不省力但能够改变力的方向。

2. 动滑轮实质是动力臂等于阻力臂两倍的杠杆，动滑轮能省力一半力但不能改变力的方向。

3. 滑轮组既省力又能改变力的方向。

在不计摩擦和绳重的情况下，绳子自由端的拉力n

G G F 动

物+=，其中n 表示承担动滑

轮和重物的绳子的段数。

强调：

（1）绳子段数n 的判定方法：在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开（或遮住定滑轮），数出所有绕在动滑轮上的绳子的段数即为n 值。 （2）使用滑轮组时，绳子自由端移动的距离s 等于绳子段数n 与物体实际移动距离h 的乘积，即s=nh 。

（3）滑轮组的绕绳方法：当n 为奇数时，绳子固定端拴在动滑轮挂钩上；当n 为偶数时，绳子固定端拴在定滑轮上。

（三）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）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=F ·s 。 （3）功的单位：焦耳，1J=1N ·m 。 强调：不做功的三种情况

a. 物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离。此情况叫“劳而无功”。

b. 物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用（如物体因惯性而运动）。此情况叫“不劳无功”。

c. 物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直（如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动）。此情况叫“垂直无功”。

（四）功的原理

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。

强调：

（1）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。

（2）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，也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

（五）机械效率

1. 有用功：对人们有用的功。

2. 额外功：并非我们需要但又不得不做的功。

3. 总功：有用功加额外功或动力对机械所做的功。

4. 机械效率：

（1）定义：有用功跟总功的比值。 （2）公式：总

有用W W =η。

强调：

（1）机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量。若机械效率越大，表示该机械对总功的利用率越高，即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大，或者说额外功占总功的比例越小，也说明该机械的性能越好。

（2）机械效率总小于1。因在使用机械时，不可避免0W >额。所以由额有总W W W +=可知总有W W <，即η<1。

（3）计算机械效率的各种变形式。 杠杆：1

12

21122L F L F h F h F =

=η 斜面：Fl

Gh =

η 定滑轮：F G

Fh Gh Fs Gh ===η 动滑轮：F

2G

h 2F Gh Fs Gh =

⋅==

η 滑轮组：A. 在竖直方向上提升物体，nF G Fnh Gh Fs Gh W W ===

=

总

有η（对于滑轮组：h

s

n =，s 为动力移动的距离，h 为物体提升的高度）。若只计动滑轮的重，则n

G G F 动

+=，机械效

率η还可等于

动G G G +，即动

G G G

+=η。

B. 在水平方向上拉动物体，nF

f

Fnh fh Fs fh W W ===＝

总

有η（h 为物体移动的距离，s 为拉力移动的距离）。

5. 机械效率的测量： （1）原理：Fs

Gh

W W =

=

总

有η （2）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 。 （3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需刻度尺、弹簧测力计。 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。

（4）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：