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(共36張PPT)
章末復(fù)習(xí)提升
教科版八年級(jí)物理下冊(cè)
機(jī)械與功
三種功
定義
有用功
額外功
總功
其他簡單機(jī)械
輪軸
斜面
螺旋
機(jī)械對(duì)世界的影響
五要素
平衡條件
杠桿分類
定滑輪
動(dòng)滑輪
滑輪組
做功的兩個(gè)必要條件
計(jì)算公式 W = Fs
做功的快慢
知識(shí)結(jié)構(gòu)
杠桿
滑輪
功
功率
機(jī)械效率
改變世界的機(jī)械
功的原理
杠桿是最簡單的機(jī)械。
鞏固復(fù)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)1 杠桿：
1. 定義：我們把這種利用直桿或曲桿，在力的作用下繞桿上一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的簡單機(jī)械叫作杠桿。
2. 杠桿的五要素
支點(diǎn)
O
動(dòng)力 F1
阻力
F2
動(dòng)力臂L1
阻力臂
L2
支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)
動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力
阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力
動(dòng)力臂：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離
阻力臂：支點(diǎn)到阻力作用線的距離
3.杠桿的平衡條件：
動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
杠桿的分類 特點(diǎn)概念 實(shí)例
省力杠桿 省力費(fèi)距離 L動(dòng) > L阻 開瓶器、指甲剪、羊角錘等
費(fèi)力杠桿 費(fèi)力省距離 L動(dòng) < L阻 鑷子、筷子等
等臂杠桿 不費(fèi)力也不省距離 L動(dòng) = L阻 天平等
針對(duì)訓(xùn)練
例1 如圖所示，正常使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（ ）。
C
例2 小強(qiáng)在探究“杠桿的平衡條件”時(shí)：
（1）為了便于測(cè)量力臂，他先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在______位置平衡；
（2）下表是小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)記錄，在這兩組數(shù)據(jù)中，他發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)序號(hào)為____的一組數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。經(jīng)檢查，結(jié)果是測(cè)量阻力臂時(shí)讀錯(cuò)了，阻力臂的實(shí)際值應(yīng)為____m；通過探究，小強(qiáng)得到杠桿的平衡條件是___________。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 動(dòng)力F1/N 動(dòng)力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 2 0.3 1 0.4
2 1 0.4 2 0.2
水平
1
0.6
F1L1=F2L2
例3 如圖所示，不計(jì)重力的杠桿 OB 可繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，重為 6 N 的物體 P 懸掛在杠桿的中點(diǎn) A 處，拉力 F1 與杠桿成 30° 角，杠桿在水平位置保持平衡。此狀態(tài)下拉力 F1 = _____N。試作出 F1 的力臂 L1。
L1
6
1. 定滑輪
（1）定義：軸固定不動(dòng)的滑輪。
（2）實(shí)質(zhì)：等臂杠桿。
（3）特點(diǎn)：可以改變力的方向，但不省力也不費(fèi)距離。
（4）F與G物的關(guān)系：F=G物（忽略繩重和摩擦）
（5）s與h距離關(guān)系：s=h
知識(shí)點(diǎn)2 滑輪：
2.動(dòng)滑輪
（1）定義：滑輪跟物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪。
（2）實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿。
（3）特點(diǎn)：可以改變力的大小，但不改變力的方向也費(fèi)距離。
2.動(dòng)滑輪
（4）F與G物的關(guān)系：
（5）s與h距離關(guān)系：s = 2h
①忽略繩重和摩擦：
②忽略繩重、動(dòng)滑輪重和摩擦：
3.滑輪組
（1）定義：由定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起。
（2）特點(diǎn)：既可以改變力的大小，也可以改變力的方向。
（3）F與G物的關(guān)系：
①忽略繩重和摩擦：
②忽略繩重、動(dòng)滑輪重和摩擦：
（4）s與h距離關(guān)系：s=nh
3.滑輪組
（5）承擔(dān)總重的繩子段數(shù)n的判斷：
①蓋住定滑輪或在動(dòng)滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將動(dòng)滑輪和定滑輪分開，則滑輪組中承重繩子的股數(shù)，就是跟動(dòng)滑輪直接接觸的繩子段數(shù)。
②繩子的繞法(奇動(dòng)偶定法)。
1 2 3
n = 3
例4 如圖所示，圖中是一個(gè)______滑輪，如果物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力 F 為 10 N，物體受到的摩擦力大小為______，若 F 拉滑輪運(yùn)動(dòng)的速度是 1 m/s，則物體 A 移動(dòng)的速度是_______。
動(dòng)
5 N
繩子一端移動(dòng)速度等于物體移動(dòng)速度的2倍
2 m/s
針對(duì)訓(xùn)練
例5 如圖所示，滑輪下掛重 500 N 的物體 G，滑輪重 40 N，繩和杠桿都是輕質(zhì)的。要在圖示位置使杠桿平衡，在杠桿的 A 點(diǎn)所加的豎直向上的力 F 應(yīng)是（杠桿上標(biāo)度的間距相等）（ ）。
A. 270 N B. 360 N
C. 540 N D. 720 N
G總·4l=F·3l
B
物體在力的方向上移動(dòng)的距離s
功
W=Fs
作用在物體上的力F
力的作用
顯出成效
功的原理：使用任何機(jī)械都不能省功
典型不做功的三種情況
做功的快慢
功率
單位：
1 W=1 J/s
P=Fv
知識(shí)點(diǎn)3 功 功率：
單位：
1 J=1 N·m
例6 在如圖的四種情境中，人對(duì)物體做功的是( )
A.提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)
B.扛著米袋慢慢爬上樓梯
C.用力推汽車，汽車沒動(dòng)
D.舉著杠鈴原地不動(dòng)
未在力的方向上移動(dòng)距離
×
人扛著米袋爬上樓梯，米袋在力的作用下，斜向上運(yùn)動(dòng)，人克服米袋的重力做了功
√
×
×
B
針對(duì)訓(xùn)練
例7 一列質(zhì)量為 1×103 t 的火車，以 180 km/h 的速度在平直軌道上勻速行駛，整列火車受到的阻力是 9×103 N。
（1）火車的牽引力多大？
解：由火車在平直軌道上勻速行駛得
F牽 = f = 9×103 N
（2）火車行駛 1 min 時(shí)間內(nèi)，重力做了多少功？機(jī)車牽引力做了多少功？牽引力的功率多大？
解：火車在重力方向上沒有移動(dòng)距離，故 WG = 0 。
因?yàn)?180 km/h = 50 m/s，1 min = 60 s，所以火車在 1 min 時(shí)間內(nèi)行駛的距離
s = vt = 50 m/s×60 s = 3×103 m，
機(jī)車牽引力做的功：
W牽 = F牽 s = 9×103 N×3×103 m = 2.7×107 J，
牽引力的功率
在用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，動(dòng)滑輪對(duì)物體所做的功是有用的，是必須做的，這部分功叫作________
___________。
（W有用）
有用功
提升重物時(shí)，不可避免地要對(duì)動(dòng)滑輪本身做功和克服摩擦做功，這部分功叫作________________。
額外功（W額外）
有用功與額外功的總和叫作________________。
總功（W總）
W總=W有用+ W額外
知識(shí)點(diǎn)4 機(jī)械效率：
1. 定義：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率，用符號(hào)η表示。
2. 計(jì)算公式：
3. 特點(diǎn)：
使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1，機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。
4. 提高機(jī)械效率的方法：
減輕機(jī)械自重;
減小機(jī)械間的摩擦(加潤滑油);
允許情況下增加物重。
5. 影響滑輪組機(jī)械效率的因素：
1.滑輪組輪與軸及輪與繩之間的摩擦
（減小摩擦可以減少額外功，提高機(jī)械效率）
2.所提升的物重
（物重增加，機(jī)械效率也提高）
3.動(dòng)滑輪的自重
（減少動(dòng)滑輪的重力，機(jī)械效率也提高）
例8 在物理拓展課上，李博同學(xué)模擬某建筑工地上塔吊的工作情景，設(shè)置了如圖所示的滑輪組來提升裝修材料。若他用 250 N 的拉力在 20 s 內(nèi)將 450 N 的材料提升了 10 m，不計(jì)繩重和摩擦，g 取 10 N/kg。求：
（1）拉力的功率是多少？
（2）提升 450 N 材料時(shí)，此滑輪組的機(jī)械
效率是多少？
（3）若繩子能承受的最大拉力為 400 N 時(shí)，
此滑輪組的機(jī)械效率最大可提高到多少？
針對(duì)訓(xùn)練
解：（1）承擔(dān)物重的繩子段數(shù) n = 3，則繩子自由端移動(dòng)的距離 s = nh = 3×10 m = 30 m，拉力做的功 W總= Fs = 250 N×30 m =7 500 J，則拉力做功的功率為
（2）有用功 W有用= Gh = 450 N×10 m =4 500 J，機(jī)械效率
（3）由 可得，動(dòng)滑輪的重力
G動(dòng) = nF – G = 3×250 N – 450 N = 300 N。
繩子能承受的最大拉力為 400 N，則最大物重 G' = nF' – G動(dòng) = 3×400 N – 300 N = 900 N， 此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率最大，最大機(jī)械效率
知識(shí)點(diǎn)5 改變世界的機(jī)械：
1.輪軸
（1）定義：由兩個(gè)半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。
（2）原理：動(dòng)力作用在輪上，輪軸是一個(gè)省力杠桿，費(fèi)距離。輪軸實(shí)質(zhì)可看做是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。
FR = Gr
（3）主要功能：
①改變用力大??；②改變物體的運(yùn)動(dòng)速度
是與水平面成一定夾角的的傾斜平面。
2.斜面：
（2）原理：根據(jù)功的原理，如果不計(jì)物體與斜面之間的摩擦：FL = Gh。即，利用斜面可省力，但要費(fèi)距離。
（3）特點(diǎn)：斜面與平面的傾角越小，斜面越長，越省力，但費(fèi)距離，機(jī)械效率低。斜面與平面的傾角越大，斜面較短，越費(fèi)力，但省距離，機(jī)械效率高。
（1）定義：是與水平面成一定夾角的傾斜平面。
3.螺旋：特殊的斜面
針對(duì)訓(xùn)練
例9 [江西中考]如圖所示，物重為 G 的物體在不同簡單機(jī)械中均處于平衡狀態(tài)（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4的大小關(guān)系是__________________。
L1 = L2
F1 L1 = GL2
F1 = G
n = 3
F3 = 2G
L = 2h
FL = Gh
F2 < F4 < F1 < F3
1. 如圖所示是我國古代汲水裝置桔槔水平靜止時(shí)的簡化模型，此時(shí)配重物重為G1，水桶重為G2，l1：l2 = 2：1，若不計(jì)桿重，則G1：G2 = ________。
本章復(fù)習(xí)題
G1
G2
O
l1
l2
1：2
2. 如圖所示是古人搬動(dòng)巨木的勞作場(chǎng)景，他們通過橫桿、支架、石塊等，將巨木的一端抬起，墊上滾木，以便將其移到其他地方，請(qǐng)分析：
（1）支架上的橫桿是_____杠桿（選填“省力”
“費(fèi)力”或“等臂”）；
（2）如果他們無法將巨木抬起，
請(qǐng)你提出一個(gè)抬起巨木的改進(jìn)方案：_____________________________。
省力
將支架靠近巨木
或?qū)⑷藗儔焊軛U的力的作用點(diǎn)遠(yuǎn)離支點(diǎn)/將人們壓杠桿的力的作用點(diǎn)遠(yuǎn)離支點(diǎn)的同時(shí)將支架靠近巨木
支架
橫桿
石塊
3. 如圖所示，用拉力F通過滑輪組勻速提升重為G的物體，若物體被提升的距離為h，則拉力F的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為______，所做總功的大小為______，滑輪組的機(jī)械效率為______，由此可知滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的距離______（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。
3h
A
3Fh
無關(guān)
4. 在體育課的跳繩測(cè)試中，小明 1 min 跳了 180 次，若他的質(zhì)量為 50 kg，每次跳起的高度約為 4 cm，求：
（1）小明跳一次繩所做的功；
（2）小明跳繩 1 min 的功率。
解：（1）小明所受的重力：
G = mg = 50 kg×9.8 N/kg = 490 N
小明跳一次繩做的功：
W = Gh = 490 N×4×10–2 m = 19.6 J
（2）小明 1 min 內(nèi)做的總功：
W總 = nW = 180×19.6 J = 3528 J
則小明跳繩 1 min 的功率：
5. 如圖所示，斜面長 3 m，高 0.6 m。工人在 6 s 內(nèi)將重 600 N 的物體從底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是 150 N。求此過程中工人做功的功率和斜面的機(jī)械效率。
解：（1）工人做的總功：
W總= Fs = 150 N×3 m = 450 N
工人做功的功率：
工人做的有用功：
W有用 = Gh = 600 N×0.6 m = 360 J
斜面的機(jī)械效率：
談?wù)勀阍谶@節(jié)課中，有什么收獲？
課堂小結(jié)

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