中考物理第一轮复习精品教案全集1004109机械和功

第九章
机械和功
一、 单元复习目的
1、 知识与技能目标：
（1） 能从现实生活中感受杠杆，理解力臂，会画有关杠杆受力的力臂。

（2） 会探究杠杆平衡条件并会利用杠杆平衡条件解决有关问题。

（3） 知道定、动滑轮和滑轮组的特点及作用，会组装滑轮组。

（4） 能联系实际体会简单机械在现实中的广泛运用。

（5） 使学生深刻理解功的概念，明确功的公式，掌握功的计算。

（6） 知道什么是机械功以及怎样量度机械功的大小。

会理解和计算机械功功率 （7） 知道什么是机械效率，它的大小与那哪些因素有关。

（8） 知道动能和势能的初步概念以及决定它们大小的因素。

了解动能和势能如何转化的。

2、 过程与方法目标：
（1）通过师生互动，让学生理解做功的两个必要因素，理解功的计算公式，知道功的原理和功率的概念。

（2 ）培养学生的观察能力。

3、 情感、态度与价值观目标：
（1） 培养学生严谨的科学态度。

（2） 培养学生的科学世界观。

二、 复习的重点和难点
重点：力臂的知识，杠杆的平衡条件及应用，滑轮及滑轮组省力情况，会画滑轮组的装配图，设计滑轮组。

功和功率的概念；机械功和机械能的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率；动能和势能的相互转化。

难点：正确画好力臂，确定滑轮组省力情况，设计滑轮组。

做功的两个因素；结合实际理解功率的概念。

三、 知识梳理
定义：在力的作用下能 杠杆力臂：从支点到力的作
杠杆平衡条件：F 1L 1
定滑轮：实质是等臂杠 杆，使用定滑轮不省力 动滑轮：实
质是动力臂 是阻力臂两倍的杠杆， 一半的力，不改变力的
方向。

滑轮 滑轮组：由定滑轮和动 滑轮组成，即能省力又 用在
滑轮组上的动力F 丄（G 物G 动）
n
动力作用点移动的距离S n h ，其中n 表示承受重物的绳子段 数，h 物体上升高度
绕固定轴转动的硬棒叫 用线的距离
F 2L 2
杠杆
轮轴：是连续旋转的杠 杆，使用轮轴时动力作
简
单 机 械
用在轮上省力
，可以改变力的方向 使用动滑轮，可以省
可改变力的方向，作
做功的两个必要因素
表示做功快慢的量
孑概念
定义：单位时间完成的功叫功率
功率(P) J
Fv 单位：1瓦1焦/秒 有用功：机械对物体做的功。

额外功：机械克服自重和摩擦做的功
总功：动力对机械做的功。

动能
「重力势能jm
械 势能* h
1
弹性势能一一形变程度
能 •转化：动能■<
P 势能
四、教学课时：三课时
第一课时
一、 基础练习
1, 能绕固定点转动的硬棒是杠杆。

从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 叫阻力臂; 2, 杠杆的平衡条件是 F 1L 1=F 2L 2。

动力臂 >阻力臂的杠杆是省力杠杆，动力臂 < 阻力臂的杠杆是费力的杠杆。

二、 复习引入
为了撬起很大的石头，小明通常会像如图
12 — 4— 1所示那样：把长棒的
一端插在大石头的底下，再在长棒的下面垫一个小石头，然后用力压长棒的 另一端，使长棒绕着小石头转动，将大石头撬起•这个长棒就是我们本节要 研究的杠杆•小孩玩的跷跷板、各类剪刀、起瓶盖起子等都是杠杆•根据经
验小明知道：越在直棒的后端用力，用的力越小•要巧妙的使用杠杆，就要知道杠杆遵循什么样的规律，所以 我们要深入理解杠杆的平衡条件
F 1L 1 = F 2L 20
三、 复习内容
■公式 W = FS 单位：1焦耳二1牛米
机械工作时
1、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：①杠杆可直可曲，形状任意。

②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。

①支点：杠杆绕着转动的点。

用字母O表示。

②动力：使杠杆转动的力。

用字母F i表示。

③阻力：阻碍杠杆转动的力。

用字母F2表示。

〈说明f动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆_________________
1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
④动力臂：从支点到动力作用线的距离。

用字母11表示。

⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。

用字母12表示。

⑷标力臂
2、研究杠杆的平衡条件:
a）杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。

b）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。

c）结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：
动力X动力臂二阻力X阻力臂。

写成公式F i l 1=F212也可写成：F i / F 2=12 / 1 1
解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画岀杠杆示意图；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。

）解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力X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①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。

4
名称
结构
特征
特点应用举例
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
画力臂方法：⑴找支点0;⑵画力的作用线（虚线）：⑶画力臂（实线, 过支点垂直力的作用线作垂线）
说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆四、复习过程
例1 : （06北京）如图2所示的四种用具中，属于费力杠杆的是
实验次数动力F1/N动力臂L’/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm
1 1.5101
212010
3120 1.510
（1）请将表格中的实验数据补充完整。

（2） ________________________________________ 小明的第3次实验存在错误，其错误是
五、堂上练习
例2 :（06南充）不等臂直杠杆在动力和阻力作用下，已处于平衡状态，采用下列办法不能使杠杆平衡的是（
）
A、在杠杆上再施加一个力，使这个力的作用线通过杠杆的中点，但不通过支点。

B、在杠杆上再施加一个力，使这个力的作用线通过支点
C、使动力和阻力同时减小到原来的1/2
D、使动力臂和阻力臂同时变为原来的2倍
例3：（06广州）用杆秤（如图8）测量鱼的质量，当秤钩挂在A点，绳纽挂在O
点（支点），秤锤挂在B点时杆秤处于平衡状态. AO是10cm，BO是30cm，
秤锤的质量是0.5kg，鱼的质量是kg .
例4 : （06锦州）请在图5中画岀用瓶起子启瓶盖的动力F i的力臂L i和阻力F2。

例5 （06无锡）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺
母，使杠杆在 ____________ 位置平衡，这样做是为了便于测量___________________ ;如发现
杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向 _____________________________________ 调节，或将左端的平衡螺母向 _________________ 调1、（06海珠）如图1所示，下列器件中属于省力杠杆的是（
12
平衡。

（图中杠杆上每格距离相等）
（2） 实验中，改变支点两侧的钩码位置和个数，一般要做三次实验，得到三组数据并进行分析，这样做的目的 是： _________________________________________________ 。

（3） ________ 如图17所示，杠杆处于平衡状态。

如果在支点两侧的钩码下方分别再挂一个等重的钩码后，杠杆 保持平衡（选填“能”或“不能”） 六、教学反思
第二课时
一、 基础练习
1、 定滑轮实质是个 等臂杠杆。

使用定滑轮不省力，但是能改变 力的的方向。

动滑轮实质是个动力臂为阻力臂
2倍的杠杆，根据杠杆的平衡条件，动滑轮能省
一半力。

2、 使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提重物所用的力就是物重的
几分之一。

若一动滑轮和所挂的 重物的总重
是500牛，则所用的拉力 F 大小是250牛。

二、 复习内容
/
1、滑轮：
（1）定滑轮：
① 定义：中间的轴固定不动的滑轮。

2、 3
、 （06海淀）如图15所示，某人用一根轻质木棒挑着为
120N 的物体站在水平
长为1.2m ，重物悬挂处离肩膀距离 BO 为0.8m ，则手在A 端对木棒竖直向
下的作用力大小为 _____________ N 。

（06江西）生活和生产中有许多不同类型的杠杆，如图
7所示的托盘天平属
于 ________ 杠杆，缝纫机踏脚板属于 _______________ 杠杆，铡刀属于 _________________ 杠 杆.
AB
酌7?
地面上，木棒保持水平，棒
fi
U
15
那呵朴贰鬓桎
（06北京）如图13所示，0点为杠杆的支点，请画岀力
F 的力臂，并用字母
4
、
L 表示。

②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆
F2
F1
12
③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向
④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 F（或速度V0 =重物移动
的距离S G（或速度v G）
（2）动滑轮：
①定义：和重物一起移动的滑轮。

（可上下移动，
也可左右移动）
②实质：动滑轮的实质
是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

①理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：
F=1/2G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=1/2（G 物+G动）
绳子自由端移动距离S F（或V F）=2倍的重物移动的距离S G（或v G）
（1）滑轮组
①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
物+G动
）绳子自由端移动距离S F（或V F）=n倍的重物移动的距离S G（或V G）
④组装滑轮组方法：首先根据公式n=（G物+G动）/ F求岀绳子的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合
题目的具体要求组装滑轮。

◎滑轮组省力情况：几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用力就是物重的几分之一。

注：一般说绳子自由端如果向上拉动，数绳子股数时算上此绳数，如果自由端向下拉动，数绳子股数时, 不算此绳数。

设计滑轮组一般先依拉力，阻力关系或依拉力移动距离与重物移动距离确定绕
滑轮组的绳子股数
G
物G
动滑
n ———再按绳子股数，拉力方向推出动滑轮和定滑轮的个数。

F拉
动滑轮个数：N动-（n为偶数时）
2
n 1
N动（n为奇数时）
刀2
三、复习过程
③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=1/nG。

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=1/n（G
例1 : （06北京）请在图14中画岀用滑轮组
例2 （06桂林）一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图3所示的甲、
种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。

如果汽车的动
力比阻力小800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少为______________________________ ，乙
人拉动汽车的拉力至少为_________________________________ ，其中比较省力的是
（绳与滑轮间的摩擦不计）
例3 （06玉林）如图1所示，表示用滑轮或滑轮组提起同一重物的几种方法其中最省力的是
法。

乙两
图中
图。

（动滑轮重和摩乙
3、（ 06攀枝花）工厂为了搬运一个笨重的机器进人车间，某工人设计了下图所示的四种方案（机器下方的小
圆表示并排放置的圆型钢管的根截面），其中最省力的方案是
（C ）
4、（06海南）我省中部山区的公路环绕山坡盘山而上，车辆沿着盘山公路向上行驶时可以
A •省力
B •省功
C .省时间
D •省距离
五、教学反思
擦忽略不计）： 四、堂上练习 1、 （ 06盐城）在如图所示的滑轮组上绕线，使匀速提升重物 G 时最省力 2、 （06茂名）如图8所示的三种工具有相同的特点，从物理的角度来说， 它们都是 ____________ •在图甲和图乙中，若两滑轮质量相同，不计绳重和 摩擦，用它们分别将两个重力相同的物体匀速提升相同高度，则所用的 拉力F 甲
F
乙
A-
F —— [―2二世
器 、JJJJ
B.
机器
1
1
叫
Gh W
额1也
Gh
Gh
第三课时
、基础练习 1、 有用功：定义：
2、 额外功：定义： 对人们有用的功。

公式：W r 用二 并非我们需要但又不得不做的功 =Gh (提升重物)
;公式:
W fe = W 总——Wi ■用
3、总功：定义： 有用功加额外功或动力所做的功
;公式：
W ^、=W 有用 + W 额
=FS
4、机械效率：定义:
有用功跟总功的比值。

公式:
W 有
二、复习内容
n = 1
W 总
1、机械效率：
(1) 有用功： 了定义：对人们有用的功。

公式：W t 用=Gh (提升重物)=W 总一W 额
Y
=n W 总
Q 斗面：W t 用=Gh
(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 总一W t 用 =6动h (忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组) •斜面：W 额=f L
(3)
总功： 厂定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W m 、=W 有用+ W »=FS= W 有用/n 斜面：W s = fL+Gh=FL
(4)
机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

功占总功的60%
④ 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

通常是减少额外功，如搞好润滑，减轻机械自重；在无法减小额外功的情况下，采用增大有用功来提高机 械效率。

例如，在用滑
轮组提高重物(不计摩擦)时:
W
有
Gh
1
② 公式：
/斜 面: 定滑轮:
Y
动滑轮: 滑轮组
n = W 有用
W 总
Gh n = FL
Gh n
=FS Gh n
=FS
Gh
n =FS
Gh G
Fh = F Gh G F2h =
2F Gh G Fnh = nF
③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
为提高机械效率，在机械结构一定的情况下，可以采取增加提升物重的办法来实现
(5) 机械效率的测量：
原理：_ W 有用Gh
n_ W
总_ 一FSL
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____________
结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

②提升重物越重，做的有用功相对就多。

③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

④绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

2、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。

三、复习过程例1 ： (( 06南宁)图16是工厂车间里用来吊运物体的天车及其滑轮组示意图，
钢丝绳用2000N的力将重为6000N的物体匀速吊起•若在1min内，货物
从地面被提升到6m高处，求：
(1)钢丝绳提升货物时所做的有用功和有用功率；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)要提高滑轮组的机械效率，可采用哪些方法？(答岀2种方法即可)
例2 : ( 06吉林)如图6所示，将体积为2. OX l 0 -3m3的松木块，沿斜面匀
速上拉时弹簧测力计的示数为4N •松木块沿斜面移动lm，上升的高度为30cm .
求：⑴松木块的重力.(2)斜面的机械效率.(g_10N / kg p木_ 0.5 X lO3kg/m3。

)
例3：(06南昌)瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道
过窄不方
便搬运，于是瑞瑞建议采用如图19所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼•若某次搬运的材料
重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N •求:
(1) 请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图.
(2) 用滑轮组提升材料时做的有用功是多少
(3) 该滑轮组的机械效率是多少
(4) 随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据，请你找
岀这些机械设备效
某些机械设备的效率
喷气发动机16%~24%
起重机-40%^50%
汽油机22%〜27% T
柴油机28%^30%
抽水机60%-80%
例4 (06湖州)在某次升国旗的仪式上，小强同学通过滑轮
组将一质量为0. 8千克的国旗缓缓匀速升高15米，如图所示。

问：(1)小强匀速拉绳的力为多少？
(2)此过程巾，小强对旗做了多少功？(3)如果升旗用了50秒
的时间，则小强做功的功率为多大？(不计滑轮与绳的摩擦，滑轮、绳的质量忽
略不汁，取g=10牛/千克)
例5 ( 06长沙)如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。

实验准
备的器材有：三个质量不同的木块 A ;三条粗糙程度不同的长木板 B ;
三个高度不同的长方体铁块C ;刻度尺。

(1 )实验还需补充的器材有______________________ ;
(2)下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时
记录的有关数据。

测量斜面粗物重斜面咼沿斜面的斜面长有用功总功机械效率次数糙程度G(N)h(m)拉力F(N)L(m)W 有(J)W 总(J)n
1较粗糙 1.50.10.60.40.150.2462.5 % 2较粗糙30.1 1.20.40.30.4862.5 % 3较粗糙60.1 2.40.40.60.9662.5 %
通过分析数据，你可以得岀结论：
__________________________________________________________________________________________________
(3)上述实验中，保持斜面长度不
变，将斜面升高到0.2m，把一个重6N的物体沿斜面向上拉时，所需拉
力为3.8N，则此时斜面的机械效率是_______________________________ ;
(4)__________________________________________________________ 斜面的机械效率可能与
斜面的_____________________________________________________________________ 有关。

(只填一个因素)
例6 (06山东)小军和小民在用图12所示的实验装置完成了“测定滑轮组的机械效率”的实验后，想：在所用滑轮组一定的情况下，它的机械效率与哪些因素有关呢？两人根据各自的生活经验和所学知识提岀了多
种猜想，经过激烈讨论并虚心听取了其他同学的意见，最后形成了以下两个猜想：
猜想1可能与提升的速度大小有关；
猜想2可能与被提升的物体重有关。

小军和小民用图12所示的实验装置对上面两个猜想进行了探究，得到的实验数据记录如下表。

|小军的实验/记录-------
物理量钩码重绳端拉力机械效控制因素/N/N率较小提升速
10 4.279.4%
度
|小民的实验记录
------------
中等提升速 10 4.2 79.4% 较大提升速
10 4.2 79.4% 的 提升速度 请帮 完成表中的一项计度算; 15 6.0 83.3%
20 7.5
（1） 助小
民
（2）分析小军和小民的实验数据，得到的实验结论是：在滑轮组一定的 情况下，它的机械效率与 ______________________________ 有关；它们的关系是： 四、堂上练习
1、（ 06攀枝花）如图14所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货 物重103N ，电动机的额定电流为 4A ，电阻为20Q ;电动机正常工作时，作用
在绳子上的拉力为 500N ， l 分钟内将货物匀速提升了 （2）电动机的额定功率是多少？ 2、
（06广州）用如图7的滑轮组把货物拉上货仓，货物重 速上升1m ，此过程有用功为 ________________ J ，总功为 _____ 电动机 图14
6m 。

求：（1）滑轮组的机械效率是多少? 1^7
500N ，用350N 的力F 拉绳端使货物匀 J ，滑轮组的机械效率为 . 3、 （06兰州）利用如图3所示装置将重为100N 的物体匀速从斜面的 底端拉到顶端。

已知斜面的长是 5m ，高是2m ，拉力为F=50N ，则 该装置的机械效率为 （） A . 40%
B . 50%
C . 80%
D . 100 % 4、（ 06烟台）在不计绳重和摩擦的情况下， 禾U 用图4所示的甲、 乙两 装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度•若 用n 甲、 乙表示甲、乙两装置的机械效率， W 甲、W 乙表示拉力所做的功。

A . n 甲=n 乙 W 甲=W 乙
B . n 甲＞n 乙 W 甲〉W 乙
C . n 甲＜n 乙 W 甲v W 乙
D . n 甲＞n 乙 W 甲v w 乙 五、教学反思 甲图4 乙。