高中物理 第三章 第5节 机械课件 新人教版选修22.ppt

机械 第一部分 四种机械 一 杠杆 1 杠杆定义 一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒 叫做杠杆 支点 杠杆绕其转动的点o 动力 使杠杆转动的力f1 阻力 阻碍杠杆转动的力f2 动力臂 从支点到动力作用线的垂直距离l1 阻力臂 从支点到阻力作用线的垂直距离l2 力臂是从支点到力的作用线的垂直距离 力的作用线 过力的作用点沿力的方向所画的直线 2 五要素 什么叫力臂 从支点到力的作用线的垂直距离 怎样找力臂 方法 1 点 应先找出支点的位置 2 线 再沿动力和阻力的作用方向画出力的作用线 3 垂直 然后从支点作这些力的作用线的垂线 4 标号 这个垂线就是力臂 下图是一种常见活塞式抽水机的示意图 在图中画出手柄所受动力f1的力臂和阻力 3 动力臂 阻力臂 费力杠杆 费力 省距离 1 动力臂 阻力臂 省力杠杆 省力 费距离 2 动力臂 阻力臂 等臂杠杆 3 杠杆分类 例1 图4是一种垃圾夹的结构示意图 拉绳的一端固定在手把上 另一端穿过空心管杆后与两夹爪的一端相连接 当用力捏手把时 夹爪在拉绳的作用下可夹持物体 同时弹簧被压缩 当松开手把时 夹爪在弹簧的作用下恢复原状 在使用过程中 手把和夹爪分别是 a 省力杠杆费力杠杆b 费力杠杆省力杠杆c 省力杠杆省力杠杆d 费力杠杆费力杠杆 a 例2 汶川地震中 滚滚的山石挡住了道路 增援人员要用撬棒撬开山石 分别沿如图所示的四个方向用力 其中最省力的是 a 沿f1方向b 沿f2方向c 沿f3方向d 沿f4方向 c 例3 如图所示杠杆 在a端施一个始终与杠杆垂直的力f 当杠杆由如图实线位置匀速转动到虚线位置时 f大小的变化情况是 a 大小不变b 由小变大c 先变大后变小d 先变小后变大 a c 例4 如图6所示 长1 6m 粗细均匀的金属杆可以绕o点在竖直平面内自由转动 一拉力 位移传感器竖直作用在杆上 并能使杆始终保持水平平衡 该传感器显示其拉力f与作用点到o点距离x的变化关系如图7所示 据图可知金属杆重a 5nb 10nc 20nd 40n 4 探究杠杆的平衡条件 1 杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动 答 使杠杆自身的重力作用线通过支点上 这样就抵消了杠杆自身的重力对杠杆平衡的影响 2 为什么要调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡 3 为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码 调节钩码位置 使杠杆在水平位置重新平衡 答 便于测量力臂 探究杠杆的平衡条件 例5 在 探究杠杆平衡条件 的实验中 先把杠杆的中点支在支架上 杠杆停在如图甲所示的位置 此时杠杆处于 填 平衡 或 不平衡 状态 为了使杠杆在水平位置平衡 可以调节右端的平衡螺母 使它向 填 左 或 右 移动 在杠杆上挂2n的重物 如图乙所示 杠杆静止时弹簧秤的示数为n 将所挂的重物往左移1格 杠杆重新平衡后 弹簧称的示数会 填 变大 变小 或 不变 平衡 右 4 变大 二 滑轮 1 定滑轮的特点 使用定滑轮不能省力 但可以改变力的方向 2 动滑轮的特点 使用动滑轮能省 一半 力 但不可以改变力的方向 3 滑轮组的特点 既可省力 又可改变施力的方向 实验结果 拉力f的大小与吊起动滑轮的绳子股数n有关 n 2 n 3 滑轮组的特点及作用 既可省力 又可改变施力的方向 不计绳重 动滑轮重及摩擦 三 轮轴 1 实质 省力杠杆 2 特点 省力 费距离 四 斜面 1 作用 省力 2 特点 斜面坡度越小 越省力 第二部分 功功率 一 功 1 做功的两个必要因素 1 有力作用在物体上 2 物体在这个力的方向上移动一段距离 2 功的定义 力和物体在力的方向上移动距离的乘积 3 功的计算 w fs w gh 二 功率 2 定义 功与做功所用时间的比值 1 意义 表示做功快慢 3 公式 p w t 4 人做功的功率几十瓦到几百瓦之间 例5 估测上楼时的功率 1 实验原理是什么 2 需要测哪些物理量 3 需要哪些器材 器材 磅秤 刻度尺 秒表 物理量 质量m 高度h 时间s 例7 提高机车的额定功率是铁路进一步提速要解决的一个重要课题 机车的输出功率等于牵引力与速度的乘积 若列车所受阻力与速度成正比 那么 列车提速前后分别以最高时速120km和180km在平直轨道上匀速行驶时 机车的输出功率之比为a 2 3b 3 2c 4 9d 9 4 c 例2 跳绳是一种简便易行的锻炼方式 图7描绘了某同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图像 由图像可知 他的重心移动的最大高度为cm 若该同学的体重为500n 则他1min内克服重力做功的功率为w 6 75 第三部分 机械效率 有用功 对人们有用且必须做的功 额外功 并非需要但又不得不做的功 总功 有用功与额外功的总和 一 有用功 额外功 总功 w总 w有用 w额 二 机械效率 1 定义 有用功与总功的比值叫机械效率 2 表达式 没有 因为有用功总小于总功 所以机械效率总小于1 有没有机械效率为100 的机械 为什么 100 三 斜面的机械效率 斜面的机械效率与斜面的坡度和粗糙程度有关 当斜面的粗糙程度相同时 斜面的坡度越大 机械效率越高 当斜面的坡度相同时 斜面的越光滑 机械效率越高 例1 实验 如图所示是小亮同学测定斜面机械效率的装置图 下表是小亮同学设计的记录表格 分析表中的实验数据 你能得到哪些结论 要求写两条 1 同一斜面 倾斜程度越高 拉同一物体所用拉力越大 2 同一斜面 倾斜程度越高 拉同一物体机械效率越高 例2 工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上 如图所示 汽车车厢底板高度h 1 5m 斜面长度s 3m 现用力f沿着斜面把重力g 1800n的重物匀速拉到车上 若不计摩擦 拉力f为 n 若实际拉力f 1200n 则该斜面的机械效率是 900 75 四 滑轮组的机械效率 滑轮组的机械效率与物重与动滑轮重有关 提高滑轮组机械效率的方法有 1 增大物重 2 减小动滑轮重 3 加轮滑油 减小摩擦 h物 s绳 g物 w有用 w总 测量滑轮组的机械效率 原理 绳 计算式 注意 实验过程中应竖直匀速拉动测力计 提高滑轮组机械效率的方法 1 增大物重 2 减小动滑轮重 3 减小绳重及摩擦 1 滑轮 滑轮组提升重物 w有用 ghw总 fs 滑轮 滑轮组的机械效率 例1 在 测定滑轮组的机械效率 的实验中 小明同学测得的数据如下表所示 1 在表中空白处写出有用功 总功和机械效率的值 2 实验时 应使弹簧测力计做运动 实验中除弹簧测力计外 还需要的测量工具是 0 3 0 36 83 3 匀速直线 刻度尺 1 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率 实验时 竖直向上匀速拉动弹簧测力计 使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升 1 实验中 将杠杆拉至图中虚线位置 测力计的示数f为 n 钩码总重g为1 0n 钩码上升高度h为0 1m 测力计移动距离s为0 3m 则杠杆的机械效率为 请写出使用该杠杆做额外功的一个原因 2 为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关 一位同学用该实验装置 先后将钩码挂在a b两点 测量并计算得到下表所示的两组数据 根据表中数据 能否得出 杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关 钩码越重其效率越高 的结论 答 请简要说明两条理由 0 5 66 7 克服杠杆自重做额外功 不能 没有控制悬挂点不变 实验次数太少 数据有偶然性 例3 如图所示 建筑工人用滑轮组提升重为220n的泥桶 动滑轮重为20n 不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重 若工人在5s内将绳子匀速向上拉6m 则泥桶上升 m 手拉绳子的力为 n 拉力的功率为 w 滑轮组的机械效率为 2 80 96