上教版物理八下第四章《机械和功》ppt课件.ppt

1、第四章 机械和功,第四章 机械和功,4.1 简单机械 4.2 机械功 4.3 机械能 4.4 功的原理,4.1 简单机械,生活中，人们经常使用扳手、剪刀、螺丝刀等工具进行简单的修理工作。而在生产中，滑轮、支架，以及各种大型的机器更是随处可见。 这些大型机器都是怎样建造的呢？ 无论多先进、复杂的机器，都是由滑轮、杠杆等简单机械组成的！,杠杆,定义：在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。 固定点O叫做支点。 使杠杆转动的力 叫做动力，用F1表示。 阻碍杠杆转动的力 叫做阻力，用F2表示。,动力臂：从支点到动力作用线的距离叫做动力臂，用L1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂，用L2

2、表示。 力的作用线：通过力的作用点沿力的方向所引的直线。 杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。,例1、如图是自卸车的示意图，车厢部分视为杠杆，请画出杠杆的五要素,C 支点,F1,F2,L1,L2,注意事项： 支点的选择：抽象成杠杆的硬棒在转动时固定不变的点。 动力臂和阻力臂时从支点开始到动力和阻力作用线的距离，画图时先画出力的作用线，再画出支点到两作用线的垂直距离（最短距离）。,F,F,G,G,L1,L1,L2,那么我们在运用杠杆时是根据什么原理运用的呢？,就是杠杆平衡的原理！,那么杠杆平衡的条件是什么呢？,根据物体的平衡状态联想,杠杆平衡的条件,平衡条件：使用杠杆时，如果杠杆静止

3、不动或绕支点匀速转动，那么杠杆就处于平衡状态。 公式：动力动力臂=阻力阻力臂 F1 L1 = F2 L2,杠杆平衡,公式：F1 L1 = F2 L2 运用条件：杠杆平衡时 物理意义： F1 是动力，F2是阻力，L1是动力臂，L2是阻力臂。 因果关系：若L1 、L2不变， F1 变大，F2变大。,错！ F2 不变，若F1改变，变化的只能是动力臂、阻力臂 。,例1、如图所示，根据杠杆平衡条件，若F2=300牛，动力臂L1=1米，阻力臂L2=0.1米，则动力应为多少？,根据平衡条件： F1 L1 = F2 L2 可得动力为30牛。,例2、两个力作用在杠杆上使杠杆平衡，则下列判断中正确的是（ ） A、

4、这两个力的大小相等 B、这两个力的方向一定相同 C、这两个力的方向一定相反 D、这两个力的大小不一定相等，方向不一定相同,D,例3、如图所示的杠杆，在末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的大小变化情况是（ ） A、大小不变 B、由小变大 C、先变大后变小 D、先变小后变大,C,例4、一根粗细均匀的铅丝，用细线吊在中点O，恰好在水平位置平衡，若把铅丝右侧一半对折，如图所示，则下列正确的是（ ） A、左端将下降 B、左端将上升 C、铅丝仍在水平 位置平衡 D、无法判断,A,例5、一根长为2米的扁担，两端的物体所受的重力分别为G1=500牛，G2=300牛。不

5、考虑扁担的重力。 （1）人的肩头应在扁担的什么位置，才能使扁担水平平衡？ （2）若再在扁担两端同时增加100牛的重物，则肩头应在什么位置，才能使扁担水平平衡？,首先画出示意图，L1和L2分别为两个力臂，则L1 + L2 = 2米。,根据杠杆平衡条件，G1 L1 = G2 L2 带入数据可得G1 L1 = G2 （2 - L1），得出L1=0.75米，即肩头应在离开较大的力 G1 0.75的位置。 两端同时增加100牛后， G1=600牛， G2=400牛，根据平衡条件，可得L1=0.8米，即肩头应在离较大的力0.8米的位置。,例6、如图所示，一根杠杆在三个相同的力F作用下保持水平平衡。现如果将

6、F都减小一半，则该杠杆将（ ） A、向左倾斜 B、向右倾斜 C、仍旧平衡 D、无法确定,C,杠杆的应用,杠杆根据自身特征可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。 省力杠杆：动力臂大于阻力臂，使得动力小于阻力。 费力杠杆：动力臂小于阻力臂，使得动力大于阻力。 等臂杠杆：动力臂等于阻力臂,省力杠杆：省力、费距离 费力杠杆：费力、省距离 等臂杠杆：天平，摩天轮,例1、图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与两夹爪的一端相连。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、如图所

7、示，一直杆可绕O点转动，杆下挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杆垂直的力F使直杆由竖直位置慢慢转动到水平位置，在此过程中这个直杆（ ）,A、始终是省力杠杆,B、始终是费力杠杆,C、 先是省力杠杆，后是 费力杠杆,D、先是费力杠杆，后是省力杠杆,C,例3、一个杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，则它称得的质量比被称物体实际质量（ ） A、小 B、大 C、相等 D、无法判断,B,等臂杠杆的应用,例4、如图是自卸车的示意图，车厢部分视为杠杆，则下列分析正确的是（ ） A、B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重是阻力。 B、B点是支点，物体 A放在车厢前部可省力。 C、C点是支点，物体 A放在车厢后部可省

8、力。 D、C点是支点，物体A放在车厢前部可省力。,C,滑轮,定义：滑轮是周边有槽、能绕着轴转动的小轮。是一种变形杠杆。 滑轮分类：定滑轮、动滑轮 定滑轮：在使用时，轴固定不动的滑轮。定滑轮可看做等臂杠杆。 动滑轮：在使用时，轴随物体一起移动的滑轮。可看做省力杠杆。,定滑轮,使用定滑轮并不能省力，但可以改变力的方向。,动滑轮,若不计滑轮自身的重力，使用动滑轮可以省一半的力，但这时却不能改变用力的方向。,例1、如图所示，物体A的质量为2千克，在力F的作用下以2厘米/秒的速度沿水平地面做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为5牛，则A物体受到的摩擦力为_牛。,2.5,例2、如图所示，滑轮重力及摩擦均不计，

9、用大小为3牛的力F拉滑轮时，弹簧测力计的示数为_牛，物体A受到的拉力为_牛。,3,6,例3、图中,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计及摩擦均不计,则当甲、乙两物体静止时，弹簧测力计的读数为_N，物体乙所受的合力为_N。,6,0,例4、某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳总结得出结论。,比较图（a）、（b）可知_ 比较图（b）、（c）、（d）可知_,使用定滑轮，可以改变用力方向，但不省力。,使用定滑轮提起同一重物，向各个方向的拉力大小相等。,作业：在如图所示的装置中，要使杠杆平衡，则所加的力F应为（ ） A、4.9牛

10、B、9.8牛 C、19.6牛 D、29.4牛,B,阅读思考,一家人在装修。爸爸对两个孩子说，今天实行“多劳多得”的政策，谁的贡献大，谁就可以吃更多的蛋糕。他们的任务是向上提东西。一个孩子用绳子把一块重400牛的石头提到2米高的墙上，另一个孩子把重为150牛的瓦片提到8米高的房顶上。收工后，爸爸发愁了，如何比较两人贡献的大小呢？,4.2 机械功,我们在物理以其其他科学知识中，经常会遇到“功”这个词，那么什么是功呢？ 我们在做一件事没有成功时，也常常说自己做了“无用功”，与物理里的功有什么联系吗？,机械功,功的定义：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械

11、功，简称做了功。,做功的两要素： 作用在物体上的力 物体沿力的方向上通过一段距离 1、公式：W=FS F力的单位是牛，用N表示；S的单位是米，用m表示；功的单位为牛米，即焦耳，简称焦，符号为J。 2、运用条件：力与距离的方向相同,3、物理意义： F：作用在物体上的力 S：物体沿力的方向通过的距离 4、因果关系：W=FS 若F不变，S变大，则W变大 若S不变，F变大，则W变大 若W不变，F变大，则S变小 （错，W不能做自变量）,例1、一重为20牛的木块在一个恒力10牛的作用下沿着水平面匀速前行了5米，那重力和恒力分别做了多少功？,重力做功为0，因为在重力的方向上物体没有移动距离,恒力做功W=FS

12、=105=50J,例2、一个人用平均为500牛的力将5牛的球，踢到50米远处。则人踢球做功（ ） A、25000焦 B、250焦 C、25250焦 D、以上答案都不对,D,肩扛着重物的人在水平面上匀速运动，她做功了吗？,没有，因为在力的方向上物体没有移动距离！,例3、一辆汽车满载时总重8103N，在8.2103N的牵引力作用下上坡，已知汽车沿斜坡前进了500m，在竖直方向升高了10m，那么牵引力对汽车做了_J的功，汽车克服重力做了_J的功。,4.1106,8104,例4、用同样大小的水平拉力，分别将两个放在水平面上的物体沿水平面移动2米，甲物体重60牛放在粗糙水平面上，乙物体重100牛放在光滑

13、水平面上，则 W甲_W乙 （填“大于”、“小于”、“等于”）。,等于,例5、甲物体重10牛，在水平桌面上匀速运动2米，所受水平推力F为0.5牛；乙物体重0.15牛，在另一水平光滑桌面上也匀速移动2米，则（ ） A、桌面对乙的摩擦力是0.5牛 B、桌面对甲的摩擦力是2牛 C、力F对甲做的功是2焦 D、重力对甲、乙做功都等于零,D,FS图像,面积S,功W,功率,当我们在登上同一楼层过程中，快速跑上楼与缓步走上楼的感觉完全不同，这是为什么呢？,小明和小李做了同样的功1000J，小明用了10秒，小李用了20秒，那么谁做功比较快呢？ 小明和小李均用了20秒，小明做功2000J，小李做功4000J，谁做功

14、较快呢？ 小明用5秒做功500J，小李用10秒做功2000J，那么谁做功较快呢？,控制变量法！,功率,功率定义：单位时间内所做的功。 物理意义：用功率来比较做功的快慢 符号：P表示功率、W表示功、t表示做功所用时间。P=W/t 。（比值定义法） 单位：瓦，符号是W。1W = 1J/s 1千瓦=1000瓦 1兆瓦=106瓦,例1、举重运动员把重为1176牛的杠铃在2秒内举高2米后，在空中停留3秒，则在停留时间内，运动员对杠铃做功的功率为 （ ） A、235.2瓦 B、1176瓦 C、196瓦 D、0,D,例2、质量为2千克的物体在空气中从10米高处以2米/秒的速度匀速竖直下落到地面，受到空气阻力

15、为_牛，重力对物体做的功是_焦，重力的功率是_瓦。,因为物体匀速下落，所以 f = G = mg = 19.6牛 WG = FS = Gh = 196焦 PG = WGt = Gv =39.2瓦,P=Fv,例3、甲、乙两人进行从底层到6楼的登楼比赛，已知甲、乙两人的体重之比是5:6，上楼时间之比是9:10，则甲、乙两人做功之比是_，功率之比为_。,5:6,25:27,例4、三个完全相同的重物从三个相同高度不同斜率的斜面上同时以相同的速度匀速滑下，它们所受的重力G所做的功及重力做功的功率P之间的关系是（ ） A、WaWbWc ;PaPbPc B、WaWbWc ;PaPbPc C、Wa=Wb=Wc

16、 ;PaPbPc D、Wa=Wb=Wc ;Pa=Pb=Pc,C,例5、汽车上坡时，驾驶员通常要换成低档，以减小汽车行驶速度，这样做的目的是（ ） A、增大爬坡的牵引力 B、增大摩擦 C、安全 D、省油,汽车爬坡时是非常吃力的，需要更大的牵引力。根据公式 P= W/t = Fv，当发动机输出功率相同时，较小的速度可以换得较大的牵引力。,A,例6、如图，ACBC，沿斜面AC和BC分别将一重物从它们的底部推到顶端，所用推力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，不考虑摩擦，则（ ） A、F1F2 ，W1W2 B、F1=F2 ，W1=W2 C、F1F2 ，W1W2 D、F1F2 ，W1=W2,A,

17、B,C,F1,F2,D,4.3 机械能,机械能,能量：如果一个物体能对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量。 重锤下落可将桩打入地下 被拉开的弓可射出箭,具有潜在的能量，即势能,势能,势能：潜在的能量 重力势能：物体处于某一高度时所具有的势能叫做重力势能。 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能。 重力势能和弹性势能统称为势能。,重力势能,重锤的质量越大，所处的位置越高，下落时它能把桩打入地下越深。,说明重力势能的大小取决于物体的质量和所在的高度。物体质量越大，所处的位置越高，它所具有的重力势能就越大。,弹性势能,弓被拉得越弯，形变越大，一旦释放，箭就射得越远。机械钟表的发条

18、拧得越紧，形变越大，它工作的时间久越长。,说明物体的弹性形变越大，物体所具有的弹性势能也就越大。,例1、判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。 （1）、被压缩的弹簧具有弹性势能（ ） （2）、被举高的重锤具有弹性势能（ ） （3）、只有物体做了功，它才具有能（ ） （4）、位置高的物体一定比位置低的物体重力势能大（ ）,例2、下面哪种情况动能、势能都是增加的（ ） A、跳伞员张开伞后，匀速下降 B、汽车沿斜坡匀速向下行驶 C、电梯从楼下加速上升 D、列车在平直轨道上匀速行驶,C,例3、关于弹性势能的说法正确的是（ ） A、橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大。 B、弹簧的弹性越大

19、，它具有的弹性势能越大。 C、弹簧越长，它具有的弹性势能越大。 D、对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。,D,例4、运动员在练习蹦床项目，在将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，运动员的重力势能、弹簧的弹性势能变化的关系 （ ） A、重力势能减小，弹性势能增大。 B、重力势能增大，弹性势能增大。 C、重力势能减小，弹性势能减小。 D、重力势能增大，弹性势能减小。,A,讨论：山顶上有块石头，稳稳的在山顶上，它有没有重力势能呢？ 小华：石头稳稳呆在山顶，它不具有重力势能。 小明：因为石头呆在山顶，距地面有很大的高度，所以它应具有重力势能。 那么石头究竟有没有重力势能呢？ 石头相

20、对于山脚具有重力势能，石头相对于山顶没有重力势能。重力势能具有相对性！,动能,动能：物体由于运 动而具有的能量。,流动的风具有做功的本领，即具有动能。风车即是利用风的动能的机械。,流动的水具有做功的本领，即具有动能。水车即利用水的动能的机械。,物体的质量越大， 速度越大，其动能 就越大。 在现实生活中，各种形式的交通工具和动力机械无一不是在利用动能。,例1、夏天的午后，在平直的马路上匀速行驶的洒水车正在工作，一段时间后它的动能_，重力势能_。 （填“变大”、“变小”或“不变”）,变小,质量在不断的减小,例2、如图是研究 动能大小与哪些 因素有关的实验。 （甲为铜球，乙 为钢球，且甲球 质量大于

21、乙球）,（1）实验中你是通过观察_可以知道动能的大小。 （2）实验中图a和图b将甲乙两球放在同一高度的目的是为了_,小球推动纸盒的运动距离长短,使两小球下落到坡底时具有相同的速度,（3）若选图a和图c进行研究，则是探究_。 （4）上述研究问题的方法在物理学中叫做_。,相同质量的物体，动能大小与速度的关系,控制变量法,许多情况下，物体既具有动能又具有势能。 机械能：动能和势能统称为机械能。 机械能的两种形式动能和势能之间可以相互转化。,例1、关于能的概念，下列说法正确的是（ ） A、用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能。 B、在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能。 C、甲物体

22、的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大。 D、甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大。,B,例2、两颗质量不同的子弹，以不同的速度在不同的高度飞行，它们的（ ） A、动能一定不等，势能一定不等，机械能一定不等。 B、动能一定相等，势能一定相等，机械能一定相等。 C、动能可能相等，势能可能相等，机械能可能相等。 D、动能一定相等，势能可能相等，机械能可能相等。,C,例3、下列过程中，属于动能转化成重力势能的是（ ） A、滑雪运动员从山坡上滑下 B、玩具弹簧枪将“子弹”水平射出 C、雨滴从空中落向地面 D、斜向上抛出的实心球在上升,D,例4、如图所示情景是一种

23、叫做 蹦极的游戏，游戏者从高处跳 下，图中a点是弹性绳自然下垂 时绳下端的位置，c点是游戏者 所达到的最低点，对于游戏者 离开跳台至最低点这一过程，,下列说法中正确的是（ ） A、游戏者的动能一直在增加 B、游戏者减少的重力势能全部转化成动能 C、游戏者通过a点之后，动能越来越大，绳子具有弹性势能。 D、游戏者到达c点时，他的动能为零。,D,例5、在平直公路上行驶的汽车制动后滑行一段距离最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光芒；降落伞在空中匀速下降。上述三种不同现象中所包含的相同物理过程是（ ） A、物体的动能转化为其他形式的能。 B、物体的势能转化为其他形式的能。 C、其他形式的能转化为物

24、体的机械能。 D、物体的机械能转化为其他形式的能。,D,4.4 功的原理,我们利用机械可以省力，那么能不能省功呢？ 功的原理：大量的实验证明，动力对机械所做的功等于机械克服阻力做的功，即使用任何机械都不能省功，这个结论叫做功的原理。,不论简单机械还是复杂机器都遵循着功的原理，省功的机械违背功的原理，是不可能制造出来的！,W甲=300N1m=300J；W乙=300N1.5m=300J,例1、如图所示，只用一个动滑 轮把重物举高5米，所用的动力 是60牛，动力所做的功是（不 考虑动滑轮受到的重力和摩擦） （ ） A、300焦 B、600焦 C、900焦 D、150焦,B,例2、如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以2米/秒的速度匀速运动，此时弹簧秤B的读数为8牛，如果动滑轮、绳子、弹簧秤的重力和摩擦均不考虑，那么物体A与水平面的摩擦力以及2秒内F所做的功分别为（ ） A、8牛，32焦 B、16牛，32焦 C、8牛，64焦 D、16牛，64焦,D,机械效率,总功：物理学中把动力对机械所做的功叫做总功。 有用功：把克服像重力那样有用的阻力所做的功叫做有用功。 额外功：把克服像摩擦力那样无用的阻力所做的功叫做额外功。 总功=有用功+额外功,有用功在总共中所占的比例叫做机械效率。用表示。 机械效率通常用百分比表示。 =（W有用W总）100% W有用表示有用功， W总表示总功