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第10章 機(jī)械與人 復(fù)習(xí)課
素養(yǎng)目標(biāo)
1.認(rèn)識(shí)杠桿,會(huì)利用杠桿平衡條件解決實(shí)際問(wèn)題。
2.滑輪、滑輪組的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用。
3.會(huì)進(jìn)行功、功率及機(jī)械效率的計(jì)算。
4.知道機(jī)械能能夠相互轉(zhuǎn)化。
◎重點(diǎn):杠桿平衡條件的應(yīng)用;機(jī)械效率的計(jì)算。
思維導(dǎo)圖
【單元達(dá)標(biāo)】
達(dá)標(biāo)點(diǎn)一 認(rèn)識(shí)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
例1把一個(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來(lái),將鐵鎖拉到自己的鼻子附近,穩(wěn)定后松手,鐵鎖向前擺去,如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.鐵鎖擺回時(shí)一定會(huì)打到鼻子
B.鐵鎖的擺動(dòng)不會(huì)停下來(lái)
C.鐵鎖由高處擺到低處的過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
D.鐵鎖上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用
思路導(dǎo)引(1)動(dòng)能大小的影響因素:質(zhì)量和速度。質(zhì)量越大,速度越大,動(dòng)能越大;重力勢(shì)能大小的影響因素:質(zhì)量和高度。質(zhì)量越大,高度越高,重力勢(shì)能越大;(2)物體上升過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;物體下落時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;考慮空氣阻力時(shí),機(jī)械能會(huì)逐漸變小。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
1如圖所示,小球從斜面上由靜止?jié)L下,最后停在粗糙水平面上的B點(diǎn)處。小球滾下過(guò)程中
能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小球的速度 (選填“變大”、“變小”或“不變”),原因是小球受到粗糙水平面對(duì)它的 力的作用。
【參考答案】
達(dá)標(biāo)點(diǎn)一
例1　C
【解析】鐵鎖在擺動(dòng)過(guò)程中,不斷與空氣摩擦,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能減小,所以鐵鎖擺回時(shí)不會(huì)打到鼻子,故A錯(cuò)誤;鐵鎖在擺動(dòng)過(guò)程中,不斷與空氣摩擦,機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不斷減小,當(dāng)機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)鐵鎖就會(huì)停下來(lái),故B錯(cuò)誤;鐵鎖由高處擺到低處的過(guò)程中質(zhì)量不變,高度降低,速度變大,則重力勢(shì)能減少,動(dòng)能增大,故將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,故C正確;鐵鎖上升的最大高度逐次降低,是由于受空氣阻力的作用,機(jī)械能不斷減小,高度不斷減小,故D錯(cuò)誤。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
1.重力勢(shì)　變小　摩擦
【解析】小球從斜面上由靜止?jié)L下,小球的質(zhì)量不變,高度變小,重力勢(shì)能變小,速度變大,動(dòng)能變大,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;在粗糙水平面滾動(dòng)的過(guò)程中,小球由于受到摩擦力的作用,速度越來(lái)越小。
達(dá)標(biāo)點(diǎn)二 杠桿的平衡條件及其應(yīng)用
例2甲、乙兩位同學(xué)一起做探究杠桿的平衡條件的實(shí)驗(yàn),以杠桿中點(diǎn)為支點(diǎn),如圖甲、乙。
　　(1)支點(diǎn)位于杠桿中央的原因?yàn)? 。
(2)如圖乙,乙同學(xué)設(shè)計(jì)兩種實(shí)驗(yàn)方案:第一種彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向拉,其讀數(shù)為F1;第二種彈簧測(cè)力計(jì)傾斜拉,其讀數(shù)為F2。第 (選填“一”或“二”)種實(shí)驗(yàn)方案更方便,在同等條件下,兩次彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1 (選填“<”、“=”或“>”)F2。
思路導(dǎo)引(1)支點(diǎn)位于杠桿中央可以消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;(2)杠桿的平衡條件是:F1L1=F2L2;探究杠桿平衡條件時(shí),使杠桿在水平位置平衡,此時(shí)力的方向與杠桿垂直,力臂的長(zhǎng)度可以直接從杠桿上讀出來(lái)。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
2如圖所示,杠桿AB放在鋼制圓柱體的正中央水平凹槽CD中,杠桿AB能以凹槽兩端的C點(diǎn)或D點(diǎn)為支點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),長(zhǎng)度AC=CD=DB,左端重物G=12 N,拉力F的方向豎直向下。當(dāng)以C點(diǎn)為支點(diǎn),使杠桿AB保持水平位置平衡,拉力F的大小F1= N;當(dāng)以D點(diǎn)為支點(diǎn),使杠桿AB保持水平位置平衡,拉力F的大小F2= N;當(dāng)作用在B點(diǎn)豎直向下的拉力F足夠大時(shí),杠桿容易繞 (選填“C”或“D”)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。(杠桿、細(xì)繩的質(zhì)量及摩擦均忽略不計(jì))
【參考答案】
達(dá)標(biāo)點(diǎn)二
例2　(1)杠桿的重心在杠桿的中央,可以消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響
(2)一　<
【解析】(1)支點(diǎn)位于杠桿中央的原因?yàn)楦軛U的重心在杠桿的中央,可以消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;(2)力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),力的方向與杠桿垂直,力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái),因此第一種實(shí)驗(yàn)方案更方便,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與杠桿垂直,能從杠桿上直接讀出力臂的長(zhǎng)度;因?yàn)榈谝环N方案的動(dòng)力臂要大于第二種方案的動(dòng)力臂,根據(jù)杠桿的平衡條件,在阻力和阻力臂都相同的情況下,動(dòng)力臂越大的越省力,所以,F1達(dá)標(biāo)檢測(cè)
2.6　24　D
【解析】當(dāng)以C點(diǎn)為支點(diǎn)時(shí)拉力最小,以D點(diǎn)為支點(diǎn)時(shí)拉力最大,則根據(jù)杠桿平衡條件可得:
F1×BC=G×AC,F2×BD=G×AD,
因?yàn)锳C=CD=DB,
所以BC∶AC=2∶1,BD∶AD=1∶2,
可得:F1×2=12 N×1,F2×1=12 N×2,
解得,F1=6 N,F2=24 N;
當(dāng)作用在B點(diǎn)豎直向下的拉力F足夠大時(shí),杠桿容易繞D點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。
達(dá)標(biāo)點(diǎn)三 會(huì)計(jì)算功、功率及機(jī)械效率
例3用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物至10 m高處,每次運(yùn)送的量不定,圖乙記錄了滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力的增加而變化的圖像(不考慮繩重和摩擦),求:
(1)動(dòng)滑輪重力;
(2)在40 s內(nèi)將重400 N的貨物提升至10 m高處,自由端拉力的功率。
思路導(dǎo)引(1)由圖乙可知,當(dāng)貨物重力為100 N 時(shí),滑輪組的機(jī)械效率為50%,不考慮繩重和摩擦,克服貨物重力做的功為有用功,克服貨物重力和動(dòng)滑輪重力所做的功為總功,則滑輪組的機(jī)械效率為η=×100%=×100%,據(jù)此求出動(dòng)滑輪的重力;(2)不考慮繩重和摩擦,在40 s內(nèi)將重400 N的貨物提升至10 m高處,根據(jù)W=(G+G動(dòng))h求出自由端拉力做的總功,利用P求出自由端拉力的功率。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
3如圖所示,斜面長(zhǎng)L=5 m,高h(yuǎn)=2 m,某工人師傅用繩子沿此斜面將重為800 N的物體由斜面底端勻速拉到頂端,繩重不計(jì),物體克服摩擦力做了400 J的功。試問(wèn):
(1)工人做的有用功是多少
(2)物體受到斜面的摩擦力f是多大
(3)斜面的機(jī)械效率是多少
(4)工人所用拉力F是多大
單元實(shí)踐作業(yè)
了解我國(guó)古代在機(jī)械方面的運(yùn)用
　　查閱資料,了解我國(guó)古代水磨、水碓等機(jī)械,寫(xiě)一篇弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的調(diào)查報(bào)告
【參考答案】
達(dá)標(biāo)點(diǎn)三
例3　解:(1)由圖乙可知,當(dāng)貨物重力G=100 N時(shí),不考慮繩重和摩擦,拉力做的有用功W有=Gh,拉力做的總功W總=(G+G動(dòng))h,
則滑輪組的機(jī)械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=50%,
解得:G動(dòng)=100 N;
(2)不考慮繩重和摩擦,在40 s內(nèi)將重400 N的貨物提升至10 m高處,自由端拉力做的總功:
W總'=(G'+G動(dòng))h'=(400 N+100 N)×10 m=5000 J
自由端拉力的功率:
P===125 W。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)
3.解:(1)工人做的有用功:
W有用=Gh=800 N×2 m=1600 J
(2)已知W額=400 J,由W額=fL可得,
摩擦力f===80 N;
(3)W總=W額+W有用=400 J+1600 J=2000 J,
機(jī)械效率η=×100%=×100%=80%;
(4)由W總=FL可得,
工人所用拉力F===400 N。

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