中考物理第三单元压强浮力功和能第11讲简单机械机械效率课件20190115359.pptx

1、第11讲 简单机械 机械效率,20132015年初中学业水平考试试题统计与命题解读,考点1,考点2,考点3,考点4,考点1杠杆五要素及平衡条件 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:杠杆可直可曲,形状任意。在力的作用下不易发生形变。(2)五要素组成杠杆示意图。,考点1,考点2,考点3,考点4,说明:动力、阻力都是杠杆受到的力,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。,考点1,考点2,考点3,考点4,方法提示画力臂的方法:,考点1,考点2,考点3,考点4,2.研究杠杆的平衡条件 (1)杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。 (2)

2、调节:调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。 目的:可以方便地从杠杆上读出力臂的大小;消除杠杆自身重力产生的力矩。 调节方法与天平的调节相同:左偏右调、右偏左调。 (3)杠杆的平衡条件(或杠杆原理):动力动力臂=阻力阻力臂。 公式:F1l1=F2l2或,考点1,考点2,考点3,考点4,(4)应用:,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;又省力又省距离的杠杆是不存在的。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点2滑轮与滑轮组,考点1,考点2,考点3,考点4,考点1,考点2,考点3,考点4,特别提醒1.分析绳子段数: 截线

3、法:此法是在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”。水平线与绳的截点数就是“绳子的段数”;当绳的末端从定滑轮出来这根不算,从动滑轮上去的这根则算。特殊情况:如丙图,末端绳子虽然从定滑轮出来,但人拉绳和重物连在一起,这段也必须算,n=3。2.组装滑轮组方法:首先根据公式 求出绳子的股数;然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点3斜面 1.斜面: (1)定义:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。 (2)特点:省力机械。 如图:用F表示力,s表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。理想情况下,根据功的原理,得W=Fs=Gh,变

4、形得 ,当h一定时,斜面越长越省力;例:盘山公路。说明:螺线可以看作是绕着圆柱上的斜面。例:饮料瓶瓶盖、螺丝钉、螺旋千斤顶等。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点4机械效率 1.相关概念: (1)有用功W有用:对人们有用的功。公式:W有用=Gh(提升重物) (2)额外功W额:并非我们需要但又不得不做的功。公式:W额=W总-W有用 (3)总功W总:有用功加额外功或动力所做的功。公式:W总=Fs=W有用+W额(4)机械效率:有用功跟总功的比值。公式:,考点1,考点2,考点3,考点4,2.机械效率的测量:(1)原理: ;(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

5、; (3)器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需弹簧测力计、刻度尺。 (4)步骤要点:必须匀速、竖直拉动弹簧测力计使钩码升高。 目的:保证测力计示数最小且大小不变。 (5)影响滑轮组机械效率高低的主要因素有: 动滑轮越重,个数越多则额外功相对就越多; 提升重物越重,做的有用功相对就越多; 若各种摩擦越大做的额外功就越多; 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮组机械效率。,考点1,考点2,考点3,考点4,说明: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。 提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大物重。 (6)结论: 同一种滑轮组(额外功相同),提升的重物越重,机械效率越

6、高; 不同的滑轮组,提升相同的重物,额外功越多的机械效率越低; 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。,考法,考法简单机械作图 主要是杠杆五要素作图、杠杆最小力问题作图、定滑轮和动滑轮的杠杆本质作图、滑轮组绕绳作图等。 例题(2015四川雅安)请作出图中:物体A所受重力G的示意图;力F的力臂l。,考法,解析:过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示; 过O点向F的作用线作垂线,垂线段的长就是该力的力臂。 答案:如图所示:方法点拨画重力示意图的关键是要把握它的三要素;画杠杆的力臂则要找准支

7、点和力的作用线,并从支点向力的作用线作垂线。,一、探究杠杆的平衡条件 1.实验器材:铁架台或支架、带刻度的杠杆、钩码。 2.实验要求: (1)组装器材,在不挂任何钩码,调节杠杆水平位置平衡;这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出(同时也是为了消除杠杆自身重力的影响); (2)在杠杆左、右两边分别挂上不同数量的钩码,使杠杆在水平位置重新平衡; (3)读出动力,动力臂,阻力,阻力臂,填写实验记录表1,并计算出实验中F1L1和F2L2的数值; (4)改变力及力臂的大小,重复上述实验步骤(2)、(3),(要求每次实验都应改变钩码数目和悬挂位置),填写实验记录表; (5)对实验数据进行分析比较,得出实

8、验结论; (6)实验结束,整理实验器材。,3.实验记录表:4.实验结论: 杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂或F1L1=F2L2。,例1(2015江苏苏州)物理实验复习时,小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题。,(1)小美先将杠杆调节至水平位置平衡,在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的 端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码总数和悬挂点位置,只需将 即可。 (2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因

9、是 。 (3)他们认为(2)问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变,OA长L,将杠杆从竖直位置拉着转过30的过程中,拉力F做功为 。,解析:(1)若每个钩码重力为G,杠杆上每格长L,由题图甲,左侧力与力臂的乘积:5G4L=20GL,右侧力与力臂的乘积:2G3L=6GL,因为20GL6GL,所以杠杆左侧下降;如果不改变钩码总数和悬挂点位置,若要杠杆平衡,左侧取下n个钩码挂到右侧,则:(5-n)G4L=(2+n)G3L,解得n=2,即需将左侧2个钩码挂到右侧即可;(2)由题图将杠杆左侧的所有钩码拿掉,在A点施加一个始终水平向右的拉力F,当杠杆拉到水平位置时,F的力臂通过支点,即力臂为0,根

10、据杠杆的平衡条件可知,杠杆始终不能平衡;(3)由图杠杆从竖直位置转过30的过程,F水平移动距离为OA长的一半,即 所以拉力F做的功 答案:(1)左 左侧2个钩码挂到右侧 (2)水平位置时动力臂为零,杠杆无法平衡,方法点拨杠杆平衡条件实验中出现问题分析和杠杆平衡条件运用,关键是求出杠杆转动30时水平拉力F水平移动距离。我们要学会设计实验、进行实验、收集实验数据、总结实验结论。,二、测滑轮组的机械效率 1.实验器材:刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台,一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,长约2 m的细绳。 2.实验操作过程:,(1)钩码的重力由钩码的质量算出。 (

11、2)匀速拉动弹簧测力计使钩码G升高。注意“匀速拉动”。测拉力时,拉力F的大小由弹簧测力计上的示数读出。 (3)钩码上升的高度(h),可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出。 (4)细绳自由端通过的距离(s)的测定,可事先在细绳与动滑轮(或定滑轮)相切处用色笔在细绳上作个记号,再拉弹簧测力计,用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后,再量细绳色点到与动滑轮(或定滑轮)相切处的距离,就是细绳自由端通过的距离(s)。 实验结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:滑轮越重,个数越多则额外功相对就多;提升重物越重,做的有用功相对就多;若各种摩擦越大做的额外功就多。,例2在“测滑轮组机械效率”的实验中(

12、1)图甲是小强实验中的情景,下表是他记录的一组数据。,由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J,人做的总功为 J。 对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 ;结合弹簧测力计放大图,可知小强的错误是 。 (2)小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图乙所示。小红多使用一个滑轮,目的是为了改变 。 (3)这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”),理由是 。 (4)如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升,测得滑轮组的机械效率将会 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。 (5)如果将重大于2 N的钩码挂在

13、图甲中滑轮组下,根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在 范围内。,解析:(1)用拉力乘拉力移动的距离得出是0.06 J,比较有用功和总功大小发现出错了;错的原因是弹簧测力计的分度值是0.2 N,小强看成了0.1 N。(2)增加定滑轮只能改变力的方向,不能改变力的大小。(3)相同,因为做的有用功没有变,克服动滑轮做的额外功也没有变,所以效率不变。(4)因为加速上升,这样说明拉力大于匀速运动时的拉力,此时读数拉力变大,总功变大,但有用功不变,所以效率变低。(5)物体重2 N时的效率为83.3%,当增大被拉升的物体重力时,滑轮组的效率会增大,但不会超过100%。 答案:(1)0.06 总功小于有用功 弹簧测力计读数时看错了分度值 (2)力的方向 (3)相同 做的有用功没有变,克服动滑轮做的额外功也没有变,所以效率不变 (4)偏低 (5)83.3%100% 方法点拨对滑轮组的分析、机械效率公式的运用和弹簧测力计的正确使用是实验的基础,同时,实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系,因此,控制变量法的运用也十分关键。,