力学机械.docx

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力学机械

4.在下列日常生活使用的工具中：

省力的杠杆有_________________；费力的杠杆有_________________；

既不省力也不费力的杠杆有_________________.①撬棒②天平③筷子④铡刀⑤脚踏刹车⑥镊子⑦起子⑧钓鱼杆

7.如图12—14所示，用一根木棒撬大石头，没有撬动，为了撬动大石头，应将垫在木棒下的小石块向_____移动，这实质上是增大了_____，同时又减小了_____.

图12—14图12—15

8.人的肱二头肌收缩使人曲臂时的情况如图12—15所示，人的前臂是一个（费）力的杠杆，这种结构给人带来的好处是肱二头肌收缩较小的距离，手能抬起较大的距离_.

二、选择题

7.在图12-7中，杠杆有可能平衡的是

图12—7

A.甲图的杠杆

B.乙图的杠杆

C.丙图的杠杆

D.丁图的杠杆

8.两个小孩坐在跷跷板上，恰好处于平衡，此时

A.两个小孩重力一定相等B.两个小孩到支点的距离一定相等

C.两个小孩质量一定相等D.两边的力臂与小孩重力的乘积相等

9.一个杠杆已经处于平衡状态，如果在这个杠杆上再施加一个作用力，则

A.杠杆仍有可能平衡，只要这个力加在动力一边

B.杠杆仍有可能平衡，只要这个力加在阻力一边

C.杠杆仍有可能平衡，只要这个力的作用线通过支点

D.杠杆不可能平衡，因为多了一个力

14.用剪刀剪东西时，如果用剪刀的尖部去剪就不易剪断，而改用剪刀中部去剪就容易些，这是因为

A.增大了动力B.减小了阻力

C.减小了阻力臂D.增大了动力臂

15.室内垃圾桶，平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时，用脚踩踏板，桶盖开启.根据室内垃圾桶结构图12—16可以确定

A.桶中有两个杠杆在起作用，一个省力杠杆，一个费力杠杆

B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

图12—16

C.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

D.桶中有两个杠杆在起作用，且都是费力杠杆

三、作图题

13.在图12—11的两个图中，画出各力的力臂.

图12—11

14.如图12—12所示，杠杆的B端挂一重物，在A点施加一个最小的力，使杠杆平衡在图中所示的位置上，试画出这个力的示意图.

功与机械能练习

一、功

　　1．力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

　　2．不做功的三种情况：

有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

　　巩固：

☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

（原因是足球靠惯性飞出）。

　　3．力学里规定：

功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：

W=FS。

　　4．功的单位：

焦耳，1J=1N·m。

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

　　5．应用功的公式注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

　　二、功的原理

　　1．内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：

使用任何机械都不省功。

　　2．说明：

（请注意理想情况功的原理可以如何表述？

）

　　①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

　　②功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

　　③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

　　④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：

使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。

　　3．应用：

斜面

　　①理想斜面：

斜面光滑；

②理想斜面遵从功的原理；

　　③理想斜面公式：

FL=Gh，其中：

F：

沿斜面方向的推力；L：

斜面长；G：

物重；h：

斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f，则：

FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

[例]下列情况中，力对物体做了功的是（）

A、起重机吊着工件静止在空中

B、小刚用300N的力提一桶水在平直路上行走100m

C、木块在水平光滑的冰面上匀速直线运动

D、小明用力推行李车使车在水平路面上前进

练习：

1、小强用1000N的水平推力将重3000N的小车沿水平路面移动了500m，小强的推力做功____J，重力做了____J的功。

2、一名装卸工人将质量为100kg的油桶,沿长5m、高1m的斜面推上货车,不计桶与斜面间的摩擦,这名工人所用的推力为N,推力做功J。

3、用动力臂是阻力臂2倍的轻质杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力为200N，手下降的高度为cm，人对杠杆做了的功，若不使用杠杆，直接用手做功为J，比较可得出结论：

。

4、马拉着质量为2000kg的车在平直的公路上前进了200m，做了2×105J的功，则马对车的拉力为。

5、船在水面上匀速前进，受到重力、浮力、牵引力和阻力的作用，其中对船做功的是。

A、重力B、浮力

C、牵引力D、阻力

6、使用自重可以忽略的动滑轮提起重100N的重物，人对绳子做功200J，则绳子自由端移动的距离为（）

A、1mB、2m

C、3mD、4m

　　三、机械效率

 　1．有用功：

定义：

对人们有用的功。

 　　公式：

W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总

 　　斜面：

W有用=Gh

2．额外功：

定义：

并非我们需要但又不得不做的功。

 　　公式：

W额=W总－W有用

 　　斜面：

W额=fL

 　　3．总功：

定义：

有用功加额外功或动力所做的功

 　　公式：

W总=W有用＋W额=FS=W有用／η

 　　斜面：

W总=fL+Gh=FL

 4．机械效率：

①定义：

有用功跟总功的比值。

 　②公式：

　　斜面：

　　定滑轮：

　　动滑轮：

　　滑轮组：

　　③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

　　④提高机械效率的方法：

减小机械自重、减小机件间的摩擦。

　　5．机械效率的测量：

　　①原理：

②应测物理量：

钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

 　　③器材：

除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

 　　④步骤：

必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：

保证测力计示数大小不变。

 　　⑤结论：

影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

 　　A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

 　　B、提升重物越重，做的有用功相对就多。

 　　C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

[例1]：

一个工人用图14-2所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力为800N，绳子自由端10S内拉下了10m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）

A、总功是8000J，效率为40%

B、有用功是2000J，效率为40%

C、有用功是8000J，效率为62.5%

D、总功是8000J，效率为62.5%

[剖析]如何判断有用功，额外功、总功是解机械效率有关问题的关键。

凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有=Gh。

凡是动力所做的功就是总功；且有W总=F·S

由图分析可知，该滑轮组有4段绳子承担总重，所以S=4h，h=s/4=10m/4=2.5m

W有=Gh=2000N×2.5m=5000J

W总=F·S=800N×10m=8000J

图14-2

η=W有/W总=5000J/8000J×100%=62.5%

[例2]：

沿着长10m，高2m的斜面，将重2000N的物体匀速推上去，若不计斜面的摩擦力，拉力应多大？

若考虑斜面的摩擦力，所用拉力是500N，有用功是多少？

总功是多少？

斜面的机械效率是多少？

解答：

400N4000J5000J80%

[剖析]若不考虑斜面摩擦力时，可以利用W人=W机，求出拉力F，根据FL=Gh得：

F=Gh/L=2000N×2m/10m=400N

若考虑斜面摩擦，目的是将物体提高，有用功应是W有=Gh，总功应是W总=F’L，则：

W有=Gh=2000N×2m=4000J

W总=F’L=500N×10m=5000J

η=W有/W总=4000J/5000J×100%=80%

练习：

1、沿着5m长的斜面把重200N的物体推到2m高处，推力是120N，则总功是，有用功是，额外功是，该斜面的机械效率是。

2、小华用动滑轮在10s内将重400N的货物匀速提高2m，所用拉力为250N，则在该过程中小华所做总功为，有用功为，机械效率为，小华做功的功率为，若不计绳重及摩擦，该动滑轮的重力为。

3、一个工人用图14-3所示滑轮组提起2000N的货物，滑轮组的效率为80%，当绳子自由端被拉下4m时，这个工人做功

J，所用拉力为N。

4、测量动滑轮机械效率的实验中，需要测量的物理量是、、

、，然后根据公式计算出机械效率。

5、用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同样重的物体，（若不计绳重及摩擦），其中机械效率最大的是（）

A、定滑轮B、动滑轮C、滑轮组D、一样大

6、关于机械效率，下列说法正确的是（）

A、越省力的机械，其机械效率越高

B、机械效率越高的机械，做功越多

C、做有用功越多的机械，其机械效率越高

图14-3

D、做同样的功，额外功越少，机械效率越高

　　四、功率

 　　1．定义：

单位时间里完成的功。

 　　2．物理意义：

表示做功快慢的物理量。

　　3．公式：

 　　4．单位：

主单位W；常用单位kWmW马力。

 　　换算：

1kW=103W 1mW=106W 1马力=735W。

 　　某小轿车功率66kW，它表示：

小轿车1s内做功66000J。

　5．机械效率和功率的区别：

 　　功率和机械效率是两个不同的概念。

功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

 [例1]如图14-5所示，在水平拉力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为100N，物体的运动速度为1m/s，那么拉力大小F和拉力的功率P的大小，下列说法正确的是（）

A、拉力F大小为200N

B、拉力F大小为50N

C、拉力功率P大小为100W

D、拉力功率P大小为50W

[例2]某人用600N的水平推力，在半分钟内，将重400N的物体沿水平路面向前移动15m，重力对物体做功______J，人的水平推力对物体做的功为_____J，推力对物体做功的功率为W。

练习：

1、举重运动员在2s内把1800N的杠铃举高2m，他对杠铃做了___J的功，做功的功率为____W。

2、在学校跳绳比赛中，王红同学1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，已知她的质量为40kg，那么王红跳绳一次所做的功为_____J，其平均功率为____W。

3、甲、乙两台机器，甲的功率比乙的功率大，则（）

A、甲比乙做功多

B、甲比乙做功快

C、甲比乙做功少

D、甲、乙做相同的功时甲用时间较多

4、如图14—6是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图象，由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙的大小关系是（）

A、P甲>P乙

B、P甲=P乙

C、P甲

D、无法确定

5、关于机器的功率，下列说法中正确的是（）

A、机器的功率越小,做功越慢

B、机器的功率越大，做功越多

C、机器的功率越小，机械效率越少

图14-6

D、机器的功率越大，做的有用功越多

6、“五·一”假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15分钟，到达山顶，爸爸用了20分钟到达山顶，爸爸的体重是60kg，小林的体重是40kg，则小林与爸爸的登山功率之比为多少？

五、动能和势能 

　1．能量：

一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。

　　理解：

①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。

 ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。

如：

山上静止的石头具有能量，但它没有做功。

也不一定要做功。

　　2．知识结构：

　　3．探究决定动能大小的因素：

　　①猜想：

动能大小与物体质量和速度有关。

　　实验研究：

研究对象：

小钢球 方法：

控制变量。

　　·如何判断动能大小：

看小钢球能推动木块做功的多少。

　　·如何控制速度不变：

使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。

　　·如何改变钢球速度：

使钢球从不同高度滚下。

　　③分析归纳：

保持钢球质量不变时结论：

运动物体质量相同时；速度越大动能越大。

　　保持钢球速度不变时结论：

运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

　　④得出结论：

物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

　　4．机械能：

动能和势能统称为机械能。

理解：

①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

（二）动能和势能的转化

1．知识结构：

　2．动能和重力势能间的转化规律：

　　①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。

　　②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

　　3．动能与弹性势能间的转化规律：

　　①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。

　　②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

　4．动能与势能转化问题的分析：

　　⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素──看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。

　　⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：

没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

　　⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

　　（三）水能和风能的利用

：

2．水电站的工作原理：

利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

　例题：

1、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？

大坝为什么要设计成上窄下宽？

　　答：

水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。

练习：

1、中国跳水队被人们称为“梦之队”，跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（）

A、运动员的动能一直增大，机械能不变

B、运动员的重力势能一直减小，机械能不变

C、运动员的动能先减小，后增大，机械能不变

D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大

2、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的，上坡时，这些转化为，车就容易上到高处。

3、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是转化为。

4、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。

在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。

若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能，动能，机械能。

5、下列过程中，属于动能转化为势能的是（）

A、雪撬从山坡上滑下

B、推开的弹簧门自动关闭

C、人造地球卫星从近地点向远地点运动

D、雪滴从空中落下