044第四章简单机械功和机械能

1、第 页第四章 简单机械 功和机械能第一节简单机械【学习思路】本节通过一道杠杆的题目，复习杠杆的五要素及杠杆的平衡条件; 衡条件的应用。以及杠杆平【教学过程】1、如图4-1-1所示，杠杆甲、乙在F1、F2的作用下都处于静止。（1）在图4-1-1中乙的杠杆是否为平衡状态。F1F2（填“是”411“否”），判断的依据是:（选cm，阻力臂I 2 =cm （杠杆中的刻度为每格 5cm ）（2）在图4-1-1甲中：若F1 =2N，则F2 =N ;你的计算依据是 若图F1、F2的大小和方向都不变，将它们的作用点同时向支点O移相同距离I，这一瞬间杠杆是否平衡?;判断的依据是在甲、乙中分别画出 F1的力臂|1和

2、F2的力臂I 2,其中杠杆 填“甲”、“乙”或“甲和乙”）的力臂可以直接从杠杆中读出：11 =若图中F1的大小、方向、作用点都不变，增大F2后，如何操作才能使杠杆在水平位置平衡？请列出两种可能的办法:若图中F1为动力，F2为阻力，则杠杆甲是（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆，你的依据是（3）小明在图4-1-2 （原来在水平位置平衡的）杠杆的A点挂2个钩码（每个钩码重为1N ）,此瞬间杠杆会 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动。请你在图4-1-3画出一个竖直向下的力 F1使杠杆在水平位置平衡，并标出F1的大小。 （要求F1大于2N ）（每个钩码重为1N ）；请你在图4-1-4画出一个竖直向

3、上的力 F3使杠杆在水平位置平衡， 并标出F3的大小（要求F3小于2N ）（每个钩码重为1N ）o1 r 3-BEZOfl-EZOfl-图 4-1-4（4）图4-1-5园林师傅用来剪树枝用的剪刀，其中A代表树枝,B是手用力的作用点，若想在剪树枝时更省力，你的办法是：依据是:2、小明要估测书包的重量。现能利用的器材有：书包、细绳、重量可忽略的长硬棒、刻度尺、瓶纯净水（已知水的体积为 V，水的密度为 P水，空瓶的质量忽略不计）。请你选用适当的器材设计出实验方案，并完成实验报告。实验报告实验目的:测量书包的重量实验原理:（用文字表述）实验器材:实验装置:实验步骤:实验结果:根据测量的物理量，得出书包

4、的质量是（用相应的符号表示）归纳：1)杠杆的平衡条件：F1l1=F2121(2)杠杆的分类(F1为动力，F2为阻力)分类条件应用省力杠杆F1 1 2起子、钳子费力杠杆F1 AF21 1 vl 2镊子、钓鱼杆等臂杠杆F1 =F21 1 =1 2天平、定滑轮【学习评价】1 图 4-1-6开瓶盖的起子，可以看成是一个杠杆，能正确表示出杠杆的支点、动力和阻力的，起子是图是杠杆(选填“省力” “等臂”或“费力”)，判断依据2、男孩与女孩在玩跷跷板，板的重心在转轴处，两人在空中某处静止不动，如图4-1-7 ,哪一个质量更大呢？(类似于天平，男孩位置更低，男孩质量大比较力臂11与l 2，女孩质量大两人在空中

5、静止，男孩与女孩质量一样大无法确定3、如图4-1-8所示，粗细均匀的棒一端搁在地上, 另一端与支点0连接。要求：(1)作出地面对棒的支持力F和棒所受重力 G的示意图；(2)画出重力的力臂;(3)比较两力的大小：GF，判断的依据是4、图4-1-9搬运泥土的独轮车，独轮车属于杠杆（选填“省力”或“费力”），判断依据。设车箱和泥土的总重G =1000N ,运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F ,F的力臂是m , F的大小至少是1.6m图 4-1-95、图4-1-10是小明探究杠杆平衡条件的实验装置图:(1)小明调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的目的是小明根据一组实验得出杠杆的平衡条件是“动力+动力臂

6、=阻力+阻力臂”动力F1/ N动力臂11/ cm阻力F2/ N阻力臂1 2/ cm2332小明仅凭一组实验数据就得出实验结论，可行吗？为什么？如何操作才能使实验结论更可靠?图乙中的C处施加竖直向下的拉力 F，使杠杆水平平衡。当拉力 F向右倾斜时，仍要保持杠杆水平平衡，拉力 F的大小将（选填“变大” “变小”“不变”），原因是(4)图丙所示,杠杆同时还受另一个大小不等于2N竖直向上的力F1作用，处于平衡。在图丙中画出:F1的示意图；F1的力臂11，并标示它的大小（每个钩码重为1 N ）A40=图 4110第二节功功率机械效率【学习思路】本节以测量各种简单机械的效率为主线，复习功、功率和机械效率等

7、知识。注“做功的两个必要条件”、“能量的变化”两个方面来判断力是否做功。【教学过程】1、电动叉车（如图速水平移动到B4-2-1甲），托着重量为6000N的货物（如图4-2-1 乙），5s内从A点匀点，再从B点匀速竖直提升10S到达C点，所用时间及各点间距离如图丙所示。CB甲乙叉臂JS 2 = im 12 = 10sAS1 = 5m ti = 5s=图 4-2-1请在图丁中画出 A到B过程中货物受到力，及移动的距离(2)A到B过程，叉车对货物的支持力 （选填“有”或“没有”）做功，判断依据是B到C过程，叉车对货物的支持力断依据是（选填“有”或“没有”）做功，判B到C过程，叉车对货物做的功是多少？

8、叉车对货物做功的功率是多少?;叉车的机械效率B到C过程，叉车消耗的电能为W总；有用功 W有=（请用题目中物理量的符号表示）2、如图4-2-2所示，利用滑轮组提升重物，物重G ,物体上升的高度是h，人用竖直向下的拉力 F使重物匀速上升（1）总功W总=；有用功 W有=；滑轮组的机械效率。（请用题中物理量的符号表示）（2）提升滑轮组的机械效率的方法:图 422（3）人利用滑轮组提升重物做功的过程，消耗人的 能，转化为重物的能。(2)第 页3、利用图4-2-3滑轮组沿水平方向拉动物体 动一段距离，物重物体移动的距离是总功W总=滑轮组的机械效率理量的符号表示）G，物体受到的阻力是s，人用的拉力是F。_；

9、有用功W有=。（请用题中物4、利用斜面提升重物（如图 4-2-4所示），人的拉力是F，物重G（1）总功W总=；有用功；斜面的机械_。（请用题中物理量的符号表示）:-A:;；：*：, 图 4-23（2）提升该装置的机械效率的方法： 4-2-5所示），F1移动的距离5、利用杠杆提升重物（如图重物升高的高度为总功W总=_;这归纳:个杠杆的机械效率n =。（请用题中物理量的符号表示）提升该装置的机械效率的方法:(2)2、（ 1）(2)3、（ 1）做功的实质是能量的转化或转移。图 425做功的两个必要条件：作用在物体上的力；在力的方向上移动的距离功的公式W =Fs功率的公式：P罟功率的物理意义：表示做功

10、的快慢机械效率的公式：n =也有W总机械效率的物理意义：表示有用功占总功的比例（百分比）第 页【学习评价】1、（ 1 ）小明用10N的水平推力推重为100N的箱子，箱子纹丝不动，这时小明对箱子（选填“有”或“没有”）做功，判断依据是（2）小明再用30 N的水平推力推着箱子在 10s内沿水平地面匀速前进10m，请在图4-2-6画出物体受到的力及物体移动的距离。这个过程中推力对物体（选填“有”或“没有”）做功，判断依据是o推力对物体做的功为，功率为此时重力对物体（选填“有”图 4-2-6或“没有”）做功。2、班里组织了一次测量每个同学“爬楼梯的功率”的活动（1）请填写好实验报告。实验报告实验目的：

11、测量爬楼梯的功率实验原理:实验器材:实验步骤:测量功率的表达式:（2）请估测一下，一个中学生从一楼登上三楼，做功的功率是（C.A. 5WB.50W500WD.5000W3、甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度,两者相比，甲升降机提升重物做的有用功（选填“多”、“少”或“相同”）你的判断依据是甲升降机的电动机做的总功（选填“多”、“少”或“相同”），你的判断依据是4、小静测量滑轮组的机械效率，使用图4-2-8所示的装置，图中钩码重 2N，竖直向上拉弹簧测力计使钩码匀速从图甲上升到图乙的位置,上升过程中弹簧测力计的指针一直指在图丙所示的刻度(1 )请将实验表格填

12、写完整钩码重G ( N )弹簧测力计示数 F ( N )钩码上升高度 h ( m )弹簧测力计移动距离s ( m )有用功W 有(J )总功W 总(J )机械效率n(2)小静想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的,请你在图4-2-9中选取你需要的滑轮组与图4-2-8的滑轮组对比,并完成达到实验目的的绕线。/20.70.60.50.40.30.20.1428图 429钩码重弹簧测力计示钩码上升高弹簧测力计移动有用功总功机械G ( N )数 F ( N )度 h ( m )距离s ( m )W 有(J )W 总(J )效率n41.50.10.30.40.5488%6

13、2.20.10.30.60.6691%(3)小静利用图4-2-8研究提高滑轮组的机械效率的方法，实验数据如下表由实验数据可知:5、小荣设计了“测量斜面机械效率”的实验，装置如图要测量斜面的机械效率，除了长木板和小车(如图所示)外，还需要的主要测量工具是和(1)(2)在实验过程中，应沿斜面向上拉动小车,使其做直线运动4-2-10实验次数斜面倾角斜面材料物重G/ N斜面咼度h/ m沿斜面拉力F / N斜面长S/ m有用功W有/ J总功W总/ J机械效率n130玻璃70.54.913.54.971.4%230木板70.56.013.5330毛巾70.56.513.56.553.8%420木板70.3

14、44.912.384.948.6%515毛巾70.265.111.825.135.7%根据题中提供的信息，在实验记录表格中完成相关内容(4)分析表格的信息，推断斜面的机械效率可能跟什么因素有关？(写出两种)依据是什么?, (5)斜面在我们生活中的应用有 6、用如图4-2-11的滑轮组将重为500 N的物体，在2s内匀速提升(只写出一条即可)。Z/Z/6m，已知拉力F的大小为200N ,(1)请用笔画线代替绳子在图4-2-11求：所示的滑轮组上画出最省力的绕线方式;滑轮组提升重物时所做的有用功;拉力做的有用功的功率；滑轮组的机械效率。图 421110s,7、如图4-2-12 (滑轮组的绕绳未画出

15、)，人以600 N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端使绳端向下移动了 1.5m，重物上升0.5m，已知滑轮组的机械效率为70% ( g = 10N/kg)(1 )人的拉力的功率多大?(2)被吊起的重物质量多大?(3)按题意画出滑轮组的绕绳。f-H-重物上升* A0.5mA*绳端下降+1.5m(2)传送带运转时，传送带上货物的速度是多大?在此过程中，传送机对货物做的1510有用功是多少?sZm(4)在此过程中，传送机付出的额外 功是1600 J，则它的机械效率是多51015 旷图 4213少？7777777/777777777图 4-2128、斜面长15m的电动传送机把质量30kg的货物送至8m的

16、高处(如图4-2-13 )。若货物在这 过程中的St图象如图4-2-13 ( g=10N/kg)，求：(1)货物在0至5s的运动情况如何？第三节机械能【学习思路】本节通过足球在凹凸不平的草地上滚动的过程，对影响动能、势能大小因素以及机械能的转化进行复习。【教学过程】1如图4-3-1，小球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，由a到b的过程，小球的动能（填“变大” “变小” “不变”）你的判断依据v；重力势能（填“变大” “变小” “不变”）你的判断依据图 4-3-1能转化为对比b、d两点:；机械能（填“变大”“变小” “不变”）你的判断依据是；有部分能。小球在b点的重力势能d点的重力势能；

17、（填“大于” “小于” “等于”）你的依据是小球在b点的动能d点的动能；（填“大于” “小于” “等于”）你的依据小球在b点的机械能d点的机械能（填“大于”“小于” “等于”）；你的依据是小球能否运动到 e点，你的依据?(4)什么情况下，足球能否运动到 e点?归纳:定义：物体由于运动而具有的能量。动J能I决定其大小的因素:质量定义：地球表面附近，物体由于高度所决定的能量。决定其大小的因素:高度弹性势能定义：发生弹性形变的物体具有的能量。.决定其大小的因素:物体的弹性形变程度【学习评价】1、2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天”梦。当飞船减速着陆时，“

18、航天英雄”杨利伟的（）请写出正确选项的判断依据:动能增加，动能减少，动能减少，动能不变，重力势能减少, 重力势能减少, 重力势能不变, 重力势能增加,机械能不变机械能减小机械能减小机械能增加2、甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上,0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上，甲、乙两人质 量相等，图4-3-2所示。甲上行中动能（选填“增加”、“不变”或“减少”），判断依据是乙站在;甲的重力势（选填“增加”、“不变”或“减少”）。某时刻他们的位置如图4-3-2所示，该时刻甲的重力势能乙的重力势能,判断依据是甲的机械能乙的机械能（选填“大于”、“等于”或“小于”），判断依据是3、如图4-3-3所示，将木

19、块放在压缩了的弹簧旁，释 放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后， 木块运动一段距离后停下来。下列说法中正确的是（）（请将错误选项进行修改）勺1II!；/TTTTTyTTTtTTTTTTTTTTT?图 433木块运动时，木块所受的重力对木块做了功弹簧的弹性势能转化为木块的动能木块的动能转化为弹簧的弹性势能木块最终停止运动是由于失去弹簧的弹力作用4、如图4-3-4所示的网球掉到地上会跳起，但是越跳越低。试回答问题:（1）网球从高处下落、触地变形、恢复形状反弹的三个连续过程中，能量分别是怎么转化的?:A .（2）从能量转化角度分析网球为什么会越跳越低?5、把篮球抛向空中，忽略空气阻力，图4-3

20、-5中哪一个图象能正确反映球离手后至落回地面 前机械能（E ）与篮球离地高度（h）的关系（hOBCD图 4一35（1）分析表格的信息，推断动能大小可能跟什么因素有关?6、下表是两个物体在不同速度下运动的动能实验次数物体质量（kg ）运动速度（m/s）动能（J）1601030002602012000412010600051202024000依据是什么?（2）在影响动能大小的因素中，哪个因素对动能影响更大？依据是什么?7、小明猜想物体的重力势能可能与两个因素有关:A.物体的高度；B.物体的质量。4-3-6所示），记（1）他把橡皮泥平铺在水平面上，让同一小球从不同高度自由下落（如图录结果如右下表。分

21、析表格的信息，可推断的实验结论:实验球离橡皮泥球在橡皮泥中次数的高度（m ）的凹陷程度11.0较浅22.0较深33.0很深（2）小明还想对另一个因素进行验证，请帮其设计一个实验方案（简要写出实验步骤）第四章 简单机械 功和机械能（参考答案）【教学过程】1、(1)是;杠杆处于静止状态;O|-|4;11F1第一节F2F1I1 =F2l 2= F2I 2简单机械力臂如图4-1-1 ;甲；20; 10图 411不平衡；移动前平衡式为：20XF1 =10 xF2 = F1 ： F2 =1 ：2设移动距离I =5cm （其它合理的值也可）后，平衡式变为:15XF1 =5XF2= F1 ： F 2 =1：3

22、 H1 ：2杠杆不再平衡（思考：哪一端会下降？）减少I 2 ;或支点0向右移，靠近F2，远离F1 （还有其它方法么？）。省力；根据杠杆平衡条件 F1l1 =F2l2 , I1l2 , F1CF2逆时针示范如图4-1-3 （其它画法符合杠杆平衡条件即可）示范如图4-1-4 （其它画法符合杠杆平衡条件即可）F3 =1.2N图 4141 A-44 I I I手用力的作用点 B向外（右）移；根据杠杆平衡条件 F1|1=F2|2 , F2| 2不变，I 1越大，F1越小2、实验目的：测量书包的重量实验原理：动力X动力臂 =阻力X阻力臂，即： G水I 1 =G包I 2实验器材:实验装置:如下图|1实验步骤

23、:（1）按上图装配好器材,（2）用刻度尺分别测出不断改变支点实验结果:书包质量:-一 G 水11 m 水g11G包=I 2P 水 VI 1-72O的位置，直到杠杆在水平位置平衡I 1和I 2的长度（方法不是唯一的）P 水 Vgl 1I 2书包、细绳、重量可忽略的长硬棒、刻度尺、一瓶纯净水【学习评价】1、C;省力；根据杠杆平衡条件Fill= F2| 2，当 I 1 1 2 时,Fi F24、省力；由平衡条件FI 1 =GI 2= F，又从中图分析得II1.6;2505、(1)便于在杠杆上直接读出力臂的长度不可行；数据过少，偶然性机会很大;改变动力、动力臂、阻力、阻力臂取得多组数据。变大；该力的力

24、臂变短了示范如图4-1-10丙（其它画法合理即可）【教学过程】如图4-2-1 丁2、（ 1）第二节功功率没有；在支持力的方向上没有移动距离有，叉车对货物的支持力竖直向上，在支持力方向上移动了 1m的距离（或：箱子的机械效率S =5m机械能增加了）。解：从 B到C的过程是匀速的， F支=G =6000NW支=F 支S2 =6000Nxim =6000JGS2 ；虽W总F 2h； Gh ；旦J600W10SG2FI F 支=6000N1 G =6000N图 4-2-1 丁选用轻质滑轮和绳子、保证轮子轴心润滑等（3）生物质能；机械能3、3FS ； f S ； 3F匚Gh4、（ 1）Fs ； Gh ；

25、Fs使斜面光滑些、提高斜面的倾斜度5、（ 1）F1S ；Gh ； US用轻质杠杆、保证 O轴润滑【学习评价】1、（ 1）没有；箱子在推力方向上没有移动距离。F 支=100N（2）如图4-2-6所示；有；箱子在推力的方向上移动了10m ；= 30N*S =10mF =30N300J ； 30W ;没有。G=100N 图 4262、（1）实验目的:测量爬楼梯的功率实验原理:由公式卩斗畔=罟可知，只要测出人的质量m，楼的高度h和爬楼实验器材:实验步骤:梯的时间t，就可以通过计算得出爬楼梯的功率P体重计（测质量）；皮卷尺；1、用体重计测出学生的质量表达式:2、用卷皮尺测出楼层的高度3、用停表测出跑楼梯

26、的时间（2）C3、相同；由公式 W有=Gh=mgh可知：质量 m和高度h相同时，W甲有=W乙有少；由公式=吐二W罟可知：当W有相同，而0乙时，W甲总W乙总4、（ 1）如下表所示钩码重弹簧测力计示钩码上升高弹簧测力计移动有用功总功机械G（ N）数 F ( N )度 h （ m）距离s（ m）W 有（J）W 总（J）效率n20.80.10.30.20.2483.3%如图4-2-9同一滑轮组，提升的物体越重,机械效率越高/5、（ 1）弹簧测力计；刻度尺;匀速；（3）6，与斜面粗糙程度有关；根据倾角相同，斜面越粗糙，机械效率越小。与斜面倾角有关；根据 3、5或2、4次实验，斜面 材料相同，斜面倾角越大，机械效率越大。58.3%;1、2、3次实验，斜面2图 429盘山公路；螺丝钉6、（ 1）如图4-2-11FW 有=Gh =500Nx6m =3000JP=W1 =3000J=1500J t 2ss =3h =3x6m =18mW 总=Fs =200Nxl8m =3600J砂=83.3%3600J7、（ 1）W人=W总=Fs =600 N x1.5 m =900J8、（ 1）图 4-2117二 W “ W 总二 70900630JcGG =mg = m =一如图4-2-12静止分析