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九年级科学上第三章学案最终修正稿(功、功率、杠杆、斜面部分)

发布时间:2013-11-19 09:42:42  

天高云淡系列

九年级科学上第三章学案

第一节 能量的相互转化

一、能量的多样性

自然界中物体均在运动,运动形式多种多样,而每一种运动形式都对应一种能量,因此能量的形式也是多样的。

练习:写出下列运动形式对应的能量

1机械运动-----------

2光运动---------------

3电运动----------

4磁运动-------------

5化学运动-----------

6声运动---------

7热运动----------

小结:每一种运动形式对应着一种能量。

二、机械能回顾

1、动能:物体由于________而具有的能量。动能的计算公式为_____________,该公式表明动能的大小与__________和____________都有关,而且_______对动能大小影响更大。

2、重力势能:物体由于被_______而具有的能量。重力势能的计算公式为______ ______________,该公式表明重力势能的大小与___________和________有关。

3、弹性势能:物体由于发生________形变而具有的能量。

练习1:小明猜想:动能的大小可能与物体的质量与物体的速度有关。因此,他设计了如下两种实验方案:

A.让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑。与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图1甲所示)

B.让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰。比较木块在水平面上移动的距离(如图1乙所示)。

上述两种实验方案

中:

(1)A方案是为了

探究动能大小与

___________关系,

若实验事实是从斜

面上越高处下滑的

小车把木块撞的距离越远,这说明______________________________________。

(2)小明想用B方案探究动能大小与质量的关系.该方案是否合理? _______。理由是________________________________________________。

(3)在本实验中用木块被推出距离的远近来表示动能的大小,这采用______法。若水平面绝对光滑,本实验将_______________(能/不能)达到探究目的.

注:跟本实验有关的一些知识点:小车滚到底端时的速度大小只与小车原来所处的高度有关而跟小车的重力大小无关。本实验中让小车从斜面不同的高度处下滑,目的是使下车滑到底端时获得不同的

______

1

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练习2:小明学习了“重力势能”知识后,想用身边的器材(铅球),来探究影响重力势能大小的因素,其探究如下:

(1)猜想:影响重力势能大小的因素可能有:

a.重力势能大小可能与物体的质量有关;

b.重力势能大小可能与物体的高度有关.

(2)实验提供的实心铅球有2kg的两个、3kg的一个,细沙(足够多)、刻度尺、两个相同大纸盒,请你利用上述器材,帮他设计实验方案、验证猜想、完成实验步骤:

A.将适量的沙子放进大纸盒里铺平;

B.取质量为______和________的铅球,将两球分别对准纸盒,位置提高到相同高度,然后放手,用刻度尺量出铅球所砸沙坑的深度进行比较,发现质量较大的铅球砸的沙坑深:

(3)通过对该实验的探究,B步骤得到的结论是:________________________ ________________________________________________________。.

(4)本实验中重力势能的大小无法直接观察,我们是通过观察比较铅球所砸沙坑的深度来间接比较的.下列四个研究实例中,同样用到此研究方法的是( ).

A.认识电流时,用水流进行类比;

B.根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场;

C.在学习蒸发和沸腾时,通过比较得出蒸发和沸腾的异同点;

D.牛顿第一定律是在实验的基础上经分析推理而得出的.

练习3:在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时,小明提出了如下猜想: 猜想一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;

猜想二:弹性势能的大小是弹簧的材料有关.

为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相

同),小球、木块和长刻度尺各一,设计了如图所示的实验

装置进行探究.实验中,木块起始位置相同.最后得出以下

实验记录表.

(1)由于弹性势能的大小不便用仪器测量,本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离,这种研究方法叫转换法.下列实验中用到此方法的是____(填序号).①探究“杠杆的平衡条件”②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”

(2)请将探究猜想一的方案补充完整.

①将弹簧A、小球、木块按如图安装好;

②压缩弹簧,使其长度为5cm.放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离S1;

③压缩弹簧,使其长度为_________cm.放手后,小球被弹出,推动木块移动. ④比较分析实验数据__________,得出结论.

(3)弹簧将小球弹开的过程中,是弹簧的弹性势能转化成小球的_______能.

2

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(4)为了探究猜想二,可选用试验次数②和_______的数据进行比较分析,若_______________________,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关.

三、能量的转化和转移

练习:说出下列事例中能量的转化或转移情况

1雪崩________________________________________________

2人造卫星上的太阳能电池___________________________________________ 3温泉_______________________________________

4青蛙跳跃到空中________________________________________

5胶片感光成像__________________________________________

6激光切割金属_________________________________________

7特技跳伞________________________________________________

8森林火灾__________________________________________________

9光合作用_______________________________________________

10水力发电站________________________________________________________ 11核电站__________________________________________________

12电池使灯泡发光_______________________________________________

13太阳能电池给蓄电池充电____________________________________________ 小结:能量的转化是普遍现象,自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。

四、能源:能量集中的物质或物质运动叫能源

1、三大化石能源:________、____________、_____________

想一想:燃烧化石能源的缺点有哪些?

注意:能源可以是物质也可以是物质运动,试举出哪些能源是物质运动?

(答案:风能、江河水流能、潮汐能)

天然气的主要成分是_________,甲烷这种气体的检验方法是_______________ _________________________________________.

2、太阳能的利用:(1)太阳能储热 (2)太阳能发电:间接发电或直接发电 说说太阳能直接发电时的能量转化情况_______________________________ 说说太阳能间接发电时的能量转化情况_______________________________

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第二节 能量转化的量度(功)

引言:自然界中能量的转化现象是很普遍的,能量转化有多有少。那么科学中如何表示能量转化的多少呢?

一、功这个物理量

1、意义(作用):衡量能量转化的多少

2、功的主单位:______,简称_____

3、功用字母_______表示,而功的单位焦耳用字母______表示。

二、功的种类

1、衡量机械能转化的量度----________功(注意:机械功是______做的)

2、衡量电能转化的量度-------________功(注意:电功是______做的)

三、力是否对物体做了机械功的判断标准为看是否具备两个做功的必要因素:

1、做功的两个必要因素:一个是作用在物体上的______,另一个是物体在_____方向上通过的______。两个因素同时具备,那么力就做了功,两个因素不同时具备,那么力就没有做功。

2、不做功的情形有三种:

(1)有力无距离-----不做功 (2)有距离无力-----不做功

(3)有力有距离,但力与距离垂直-----不做功

3、功分为正功与负功

设力与距离的夹角为α:

(1)若0°≤α<90°,则力所做的功为正功。

在初中时期,“力对物体做了正功”表述为“力对物体做了功”

(2)若90°<α≤180°,则力所做的功为负功

在初中时期,“某力对物体做了负功”表述为“物体克服某力做了功”

四、功的计算

1、公式:功=力×物体在力的方向上通过的距离

字母式:W=Fs

2、单位:1牛米=1焦耳=1焦 即 1Nm=1J

3、运用公式注意点:单位必须统一用国际单位制主单位。

练习:

1、如图一个质量为1千克的球沿着30°的斜面滚动了2米,试求重力对物体所做的功W1和斜面对球支持力所做的功W2。试想所算出的W1、W2代表什么?

2、用100牛的水平拉力将质量为

100则拉力对物体所做的功是多少?重力对物体做的功是多少?物体所受的阻力多大?

4

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3、求出下列每小题中力所做的功并总结出规律

(1)在10牛的水平力作用下,某物体在光滑水平面上加速移动2米

(2)在10牛的水平力作用下,某物体在粗糙的水平面上匀速移动2米

(3)在10牛沿斜面向上的力的作用下,某物体沿斜面向上加速移动2米

(4)在10牛竖直向上的力作用下,某物体竖直向上减速移动了2米

结论:功的大小只与力的大小和在力的方向上通过的距离有关,而跟物体的运动状况无关 4一颗质量为30g的子弹从枪膛中水平射出,子弹在枪膛中的受到火药爆炸产生的气体的平均作用力是6000N,枪膛长60cm,射出的子弹在空中飞行了1200m,则气体对子弹做的功是 ____________.

A.36J B.120J C.3600J D.7200000

变式:一颗质量为30g的子弹从枪膛中水平射出,子弹在枪膛中的受到火药爆炸产生的气体的平均作用力是6000N,射出的子弹在空中飞行了1200m,则气体对子弹做的功是( )

A 7200000J B 36000J C条件不足无法计算

5运动员用50牛的力把6牛重的足球踢出20米远,运动员对球做的功为( )

A 1000J B 880J C 1120J D条件不足无法计算

6某运动员用100牛的力将重为50牛的铅球推出8米远,则运动员对铅球所做的功为__________ 。 (答案:条件不足,无法计算)

7、某同学背着20牛重的书包上学,先沿着水平面走了300米,再匀速登上3楼的教室,已知教学楼层高为3米,则该同学对书包一共做了多少的功?

8小柯拉着1000牛的小车沿水平面前进了200米,已知摩擦力为200牛,试求该过程中小柯对小车所做的功以及小车重力所做的功。

9某重为G的同学做引体向上,已知他在10秒钟内做了16个引体向上并且每次动作时脚离地面最大高度为h1,离地面最低高度为h2,则他每次引体向上动作克服重力所做的功为___________,这10秒内克服重力一共做了_________的功。

10体育课上,男同学在练习做引体向上,关于男同学做一次引体向上的功,下列最接近的是( )(提示:每次引体向上重心变化40厘米左右)

A.30J B.300J C.3000J D.30000J

11关于做引体向上时,下列说法正确的是( )

A.身体悬挂不动时,势能为零 B.身体上升时,重力做功,势能减少

C.身体下降时重力做功,势能增加 D.身体上升时,克服重力做功,势能增加

12如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背

越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高

度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至跃

过横杆的过程中克服重力所做的功( )

A.都必须大于mgh

B.都不一定大于mgh

C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh

D.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于

mgh

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功率

引言:物体运动中,运动距离的长短与运动的快慢是不同的。我们用S和v来区分它们。

力做功有大有小,做功的大小用W表示;事实上力做功也有快有慢,那么力做功的快慢用什么表示呢?

一、功率(用字母_______表示)

1、意义:表示做功的__________,功率越大,表示做功越_______(填“快”或“多”)。

2、定义:__________内所完成的功叫功率。

3、功率计算公式:

(1)定义式:功率=功/时间

P=W/t

(2)导出公式:

P=Fv

V是物体在F方向上的速度。

4、功率的主单位(1)1焦/秒=1瓦特=1瓦

1J/s=1w

注意:100瓦即100焦/秒,表示:___________内所做的功为________。 人步行时功率为20瓦到70瓦,人短时间内快速运动的功率可达到1000瓦 功率的常用单位:千瓦KW,兆瓦MW 马力HP (1马力=1匹=735瓦特) 1MW=106W,1KW=1000W

5、功率公式的运用

注意点:P=W/t中的各量都要用国际单位制主单位。

例1:一架起重机在2分钟内将3×103千克的货物匀速提高10米,接着在30秒内使货物在水平方向匀速移动8米,求起重机的提升功率和全程平均功率。

例2:汽车上坡为何要换挡减速?

例3:比例题:甲乙两个同学爬杆比赛,已知甲乙体重之比为6:5,爬完相同高度的杆所用时间比为9:10,求他们功率之比

练习1:体育课上同学们进行爬杆比赛,质量为50㎏的小明以0.8m/s的速度匀速爬直立的杆,在爬杆过程中,他受到的摩擦力为______N,爬杆的功率是________W.(g=10N/㎏)

练习2:在学习了功率的知识后,三位同学想比较爬杆时谁的功率大.以下是他们讨论后得出的三套方案,其中可行的是( )

(1)用相同的时间爬杆,测量出各自的体重和爬上杆的高度,即可比较功率大小;

(2)都爬到杆顶,测量出各自的体重和爬杆用的时间,即可比较功率大小;

(3)爬杆后,测量出各自的体重.爬杆用的时间和爬上杆的高度,算出功率进行比较.

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例4:甲乙两位等体重的同学以相同的速度分别沿缓坡和陡坡爬上同一座山的山顶,则两同学克服自身重力所做的功_____大功率______大。

例5:如图,重为10牛的物体沿30°斜面以2米/秒的速度下滑,求重力的功率。

例6:下列说法正确的是( )

A功率越大表示能量转化越多 B功率越大表示做功时间越短

C功率越大表示能量转化越快 D功率越大表示做功的力越大

练习:1中考体育跳绳项目测试中,小明同学在1min内跳了120次,则他跳绳时的功率大约是( )(这里的功率为平均功率)

A.0.5 W B.5 W C.50W D.500 W

2小明在体育中考时,对同学小芳跳绳进行了测量,并画出了她的重心高度随时间变化的图象(如图所示).小芳的质量为50千克,请你估算,小芳跳绳一次所做的功约为______J;她每分钟跳绳的次数为_______,跳绳过程中的平均功率为_____.

小结:求跳绳的功率程序为(1)求出一次所做的功

(2)求一分钟内完成的次数(3)用一次所做的功乘以次数后再除以60秒。 3在估测人上楼的功率中,需要测量_____、________、_____.所用的测量工具为_________、________、_______.功率的表达式为___________.

4你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗?小文同学对此进行了研究.她通过查阅资料得知,人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处,人只要走路,其重心就必然会发生上下位置的变化,重心升高就需要克服重力做功.小文假设人在正常走路时,重心在人体中的位置近似不变,她行走了100m,有关测量数据如下表(表中的步距是指跨出

每一步两脚之间的距离):

(1)小文同学注意到,当自己的前脚跨出时重心会下降,而

后脚收起时重心会升高,则她每走一步,自己的重心会下降

或升高多少米?

(2)小文行走100m需要克服重力做多少功?克服重力做功

的功率多大?

(3)通过分析,你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时,哪些因素会影响人的锻炼效果?

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第三节 认识简单机械

一、机械

1、作用:减轻人的工作强度

2、复杂机械由简单机械组合而成

3、简单机械有杠杆、斜面、滑轮等

二、杠杆

1、定义:一根______棒在力的作用下如果能绕着_______转动,这根硬棒就叫做杠杆.这里“硬棒”的“硬”是指不容易_______的意思,而实际上杠杆也______(填“一定”或“不一定”)是棒形的。

2、杠杆的五要素:

(1)支点O :杠杆转动时绕着转动的点。

(2)动力F1:促使杠杆转动的力。

(3)阻力F2:阻碍杠杆转动的力

可见:无论是动力还是阻力,作用点一定在______上。

练习:如上右图,动力F1应该是______对______施加的

_____力。

(4)动力臂l1:从支点到动力作用线的距离。

(5)阻力臂l2:从支点到阻力作用线的距离

可见:力臂属于( )的距离

A点到点 B点到线 C线到线 D线到面

三、杠杆五要素作图训练

1、用撬棒撬石头的两种方法:

2、铡刀

3缝纫机脚踏板(脚尖用力时) 4 人体

5羊角锤拔钉子 6钓鱼竿 7镊子

8

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8脚踏式垃圾桶 9钢丝钳(画黑色的那条杠杆) 10核桃夹

11指甲剪(画出三条杠杆的五要素)

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13斜拉索大桥(体会桥塔高度不同的影响) 14

这里将斜拉索大桥抽象成为杠杆是采用了什么科学方法?___________法,在初中,还有哪些事例也采用了该方法?_________________、_________________。 15托盘天平 16 赛艇的桨

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试想:若将砝码的力视为动力,则具体来说动力是______对_____施加的____力,它的作用点在________上。

17筷子(作上面根) 18独轮车 19起子

探究杠杆的平衡条件

一、引言

我们知道一个物体在不涉及到转动的时候,若保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说该物体处于平衡状态。

物体在不涉及到转动的时候,它保持平衡状态的条件就是____________________或____ ____________________________。

二、杠杆平衡

杠杆___________或___________,我们就说此时杠杆处于平衡状态。

练习:如下甲乙两图中的杠杆都处于静止状态,则它们是否处于平衡状态?另外请作出两图中杠杆的五要素并得出结论。

答:

结论:杠杆倾斜着静止与水平状态静止时都处于平衡状态,但杠杆处于水平平衡状态时,

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臂的大小可以从杠杆上的刻度直接读出。

三、杠杆平衡条件的探究

(一)提出问题:杠杆满足什么条件时才能平衡?哪些量能够影响杠杆的平衡?

(二)建立假设:动力、阻力、动力臂、阻力臂的大小可能都会影响杠杆的平衡。

(三)制定计划:

(1)实验思路:使杠杆处于平衡状态,测出此时的F1、F2、l1、l2,然后分析它们之间的关系

(2)注意点:a为了便于读出力臂的大小,实验时应该使杠杆处于水平平衡状态。若用弹簧秤,则使弹簧秤拉力的方向与杠杆________。

b为了避免出现偶然性,应该多次重复实验

(四)获取事实与依据:同学们可以根据实验事实,想想影响杠杆平衡的因素

(1)如图杠杆,实验结果为:杠杆保持平衡

若在左端或右端同样位置加一个钩码,实验结果

为:杠杆失去平衡。

这样的事实说明:杠杆的平衡与动力或阻力的大小

__________关。

(2)如图杠杆,实验结果为:杠杆保持平衡

思考:图中,动力和阻力大小一样吗?_____;但事

实是杠杆照样平衡,这说明了杠杆是否平衡_______(填“不

仅仅”或“仅仅”)是由力的大小决定的,还跟

________________大小有关。

(3)如图杠杆,实验结果为:杠杆保持平衡

观察实验事实(2)和(3),我们发现当_____________________________________相等时,杠杆就平衡。

(4)如图杠杆,实验结果为:杠杆不平衡,顺时针加速转动

结论:当动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂乘积不相等时,杠杆________,且杠杆将朝着力与力臂乘积______的力的方向加速转动。

(五)检验与评价:即获取结论

决定杠杆是否平衡的量是____________________(答案:力与力臂的乘积): 1当F1.L1=F2.L2时,杠杆__________________

2当F1.L1≠F2.L2时,杠杆_________________:

(1)当 F1.L1>F2.L2时,杠杆将朝力____的方向加速转动。

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(2)当 F1.L1<F2.L2时,杠杆将朝力____的方向加速转动。

F2L1=3由杠杆平衡条件 F1.L1=F2.L2可得: F1L2

L1F21=n,则=n,即F1=F2; 若L2F1n

这就是说,如果动力臂是阻力臂的n倍,则动力就是阻力的n分之一。

四、结论的运用

请同学们判断右图杠杆是否会平衡,若不会平衡,将如何转动?

思考:在探究杠杆平衡的实验中,事先调节杠杆两端的平衡螺母使杠

杆自身水平平衡的目的是使杠杆自重的重心落在______上,使杠杆自

重与力臂的乘积为______,从而对杠杆的转动不产生影响。

总结:物体在不涉及到转动时,达到平衡的条件是__________或

__________________;

物体在涉及到转动时,达到平衡的条件是促进顺时针转的力与力臂乘积与促进逆时针转的力与力臂乘积________。

杠杆的分类

一、杠杆分类

根据杠杆平衡条件F1.L1=F2.L2:

若:1、L1>L2,则F1_______F2,即_____力,为_____杠杆,但_____________

如____________________________________________________

2、L1<L2,则F1_______F2,即_____力,为_____杠杆,但____________ 如____________________________________________________

3、L1=L2,则F1_______F2,即________________,为_______杠杆,它____ _________________________.如___________________________.

二、判断杠杆类型

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三、生活中剪刀的选择

思考:什么情况下,人们会选用费力杠杆? 使用费力杠杆有什么好处?

答:当阻力较_______时,人们会选用费力杠杆,带来____________________的好处。

四、天平

已知天平是等臂杠杆,试证明当天平平衡时G物=G码

五、思考题

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结论:

杠杆部分习题课

一、常规题训练

1、如图,AB:BC:CD=8:5:3,G=20牛,欲使AB部分呈水平状态静止,F1应该多大?

2、一根扁担长1.6米,后端挂500牛的重物,前端挂300牛的重物,则人的肩膀应位于离前端多少距离处才能使扁担水平平衡?人的肩膀受到的压力有多大?

3、上题中,若将前后端的货物分别增加100牛,扁担还能平衡吗?若不能,肩膀应该往哪端移动多少距离才能使扁担重新水平平衡?

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此题进一步说明了杠杆平衡不仅仅由力的大小决定,而是由力与力臂的乘积大小决定!

4在称量较长的木材时,先将木材一端着地,另一端落在磅秤平面上,称得一个数字为G1,然后再倒过来,将刚才着地的这端放在磅秤上而另一端着地读得磅秤数据为G2,则木材真实的重G就等于G1与G2的和,使证明之。

5、某同学用一不等臂天平称量物体A的质量M,他先把物体A放在天平的右方托盘上,使天平平衡时,左方托盘上所放砝码的质量为m1;他再把物体A放在天平的左方托盘上,使天平平衡时,右方托盘上所放砝码的质量为m2,则被称物体的质量M多大?

6请仔细观察如图所示的漫画,判断小

猴和小兔谁分的萝卜重?______

二、杠杆失衡问题

1、如图,杠杆水平平衡,l1<l2,现在将G1、G2各向外移动相同的距离a,则杠杆将如何变化?

此题说明了原本平衡的杠杆变化后是否能平衡取决于促使顺时针转力与力臂乘积的变化量与促进逆时针转的力与力臂乘积变化量是否相同,而不仅仅是力臂的变化量相同!

2、如图,在水平位置平衡的杠杆两端挂着质量不同的铁块,当两边铁块同时浸入水中,杠杆( )

A.仍平衡B.左边下沉C.右边下沉D.会像跷跷板一样,

两边交替上下

3、等臂杠杆两端各悬挂一质量相等的实心铜球和铁球,杠杆保持平衡,若将两球同时浸入水中,杠杆将( )

A.铜球上升 B.铁球上升 C.仍平衡 D.无法确定

三、极值问题

1、如图AB=10厘米,AC=4厘米,CD=3厘米,且AC垂直于CD,G=20牛,欲使AB呈水平态平衡,试求在D点应该至少施加多大的力

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结论:将支点与用力作用点相连,与这条连线相垂直的方向就是所需力最小的方向!

2为使杠杆平衡,可使F1、F2、F3三个力分别沿如图所

示方向作用在A点,其中用力最小的是____________

3、小明参加社会实践劳动,想将质量为300kg的油桶推

上高为10cm的台阶.

(1)请帮他在图中画出推油桶所使用的最小力F的方向,并标出推力的力臂L.

(2)若不计阻力和摩擦,最小推力F为多少?

(3)如果将油桶推上台阶共用时3s,则小明做功的功率至

少为多少?

三、杠杆变化问题

1、图中所示,O为杠杆的支点,用始终与杠杆垂直的力使杠杆从竖直位置到水平位置,在此过程中力F大小如何变化?杠杆性质如何变化?

2、静止在水平地面上的粗细均匀的木棒长为L,质量为M,可绕固定转轴O自由转动.现用一始终垂直棒的作用力F作用于棒的一端,将木棒缓慢拉至竖直位置.则在拉起过程中,拉力F大小如何变?杠杆性质如何变?

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3静止在水平地面上的粗细均匀的木棒长为L,质量为M,可绕固定转轴O自由转动.现用一始终竖直向上的作用力F作用于棒的一端,将木棒缓慢拉至竖直位置.则在拉起过程中,拉力F大小如何变?杠杆性质如何变?

结论:在杠杆转动过程中,若阻力不变且动力方向与阻力方向始终平行,则动力的大小将保持不变!

四、端值法解题

1如下左图所示,在均匀的杠杆两端分别放上A、B两支大小相同、长度不等的蜡烛,这时杠杆平衡.若蜡烛燃烧速度相同,过一段时间后杠杆将

________

2如上右图所示,木头原来水平平衡,若在两端同时削去相同长度a,则杠杆将___________________。

滑轮

一、滑轮是一种周边有_______,能够绕着中心轴转动的轮子。滑轮根据使用方法可以分为定滑轮和动滑轮。

(一)定滑轮:______随重物一起移动的滑轮。

1特点:(1)_______改变用力的方向。

(2)_______省力:

若不考虑滑轮与轴之间摩擦:F_______G物;

若考虑滑轮与轴之间摩擦:F_______G物。

注意点:若利用定滑轮沿水平方向拉物体,则在不考虑滑轮与轴之间摩擦时:F=_____________(答案:F= f),考虑滑轮与轴之间摩擦时,则F___________(答案:F> f)

(3)_________省距离:S自_______S物(不管是否考虑摩擦都成立)。

2定滑轮的本质:

如下图左:一根质量分布均匀的木棒,支点在其中点,试求F与G物的关系

如下图右:将上题中木棒的形状变为圆形,其他状况不变,杠杆的性质变否?___________。F多大?

_________________________________________________________________

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天高云淡系列

结论:定滑轮的本质是_________杠杆,且l1=l2=_________.

(二)动滑轮:随重物一起移动的滑轮。

1动滑轮特点:(1)动滑轮__________改变用力方向。

(2)动滑轮能省力________

11G总=(G物+G动) 22

11 若考虑滑轮与轴之间摩擦,则F______ G总= (G物+G动) 22 若不考虑滑轮与轴之间摩擦,则F______

注意:若利用动滑轮沿水平方向拉物体,则在不考虑滑轮与轴之间摩擦时:F=_____________(答案:F=11f),考虑滑轮与轴之间摩擦时,则F___________(答案:F>f) 22

(3)动滑轮费距离一倍,即S自=________S(。 物不管是否考虑摩擦都成立)

2、动滑轮的本质分析

如下左图,一根质量分布均匀的木棒左端用绳子吊在天花板上,重为G的物体挂在木棒的中心点(不考虑木棒自重),试先作出此杠杆的五要素,然后算出F的大小。

如下右图,将上题中的棒形物形状变化为圆形,杠杆性质变否?_____,F又多大?____

结论:动滑轮实际上是动力臂是阻力臂_____的省力杠杆,且L1=__R,L2=__R。动滑轮的支点在绳子固定端与滑轮相切的切点上。同一根绳子的不同段受力大小相等!

3、动滑轮省力一半的原因的另二种解释

解释一:看下图用动滑轮匀速提升物体,不考虑摩擦,动滑轮和重物的总重由_____段绳子承担,故每段绳子承担总重的______分之一。

解释二:因为动滑轮匀速上升,故动滑轮必然受力平衡,同学们画

出动滑轮的受力情况,求出F

练习:如下图使用重为G动的动滑轮匀速提升重物G物,不考虑摩擦,试用受力分析法和杠杆平衡法求

F

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天高云淡系列

(三)滑轮组:动滑轮与定滑轮的组合

1特点:(1)滑轮组__________改变用力的方向。

(2)滑轮组_______省力:设承担动滑轮和重物总重的绳子段数为n,则:

11G总=(G物+G动); nn

1 若考虑摩擦:F_______G总 n 若不考虑摩擦:F=

注意点:若利用滑轮组沿水平方向拉物体,且承担水平面与物体之间的摩擦力的绳子段数为n,则在不考虑滑轮与轴之间摩擦以及动滑轮自重时,F__________(答案:F=若不考虑动滑轮自重但考虑滑轮与轴之间的摩擦,则F______(答案:F> 1f);n1f ) n

(3)滑轮组费距离:S自=nS物(不管是否考虑摩擦都成立)。

2滑轮组绕线的方法:偶定奇动奇最大

练习1:按要求绕好下面滑轮组的连线

(1)n=4 (2)n=5 练习2一个人站在篮子里利用滑轮组将自己

拉上去,请画好绕线方法,并且讲出n是多少?

滑轮和

滑轮组习题课

1、如甲图所示,弹簧测力计可在不同方向拉住重物,由此可知定滑轮作用是_________.如乙图所示可知,动滑轮作用是_____________.

2、如下两图中A、B物体均重80牛,分别在拉力F1和F2

作用下沿水平面做匀速直线运动,已知两物体所受地面摩擦

力均为20牛,不计滑轮重以及滑轮和轴的摩擦,则F1、F2

分别为多大?物体A、B运动速度谁大?

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天高云淡系列

练习:如图所示,甲、乙两物体沿竖直向上方向做匀速直线运动,

不计空气阻力.则( )

A.甲的速度一定大于乙的速度 B.甲的重力一定大于乙的重力

C.拉力F甲做的功一定大于拉力F乙做的功

D.拉力F甲的功率一定大于拉力F乙的功率

3、第1题中,若A、B运动速度均为2米/秒,则经过2秒钟,F1、F2所做的功W1和W2分别为多少?F1、F2做功的功率P1、P2分别多大?

大家注意:本题中的A、B物体实际上是同一物体,现在使用定滑轮和动滑轮使它们沿水平方向通过了相同的距离即实现了相同的目的,结果两种机械都不能省功,都和用手直接实现目的做的功相同。

由1、2、3三题对比可得以下总结:(1)若使用滑轮组提升重物时,绳子承担的是重物和动滑轮的总重,故F=1G总(不考虑滑轮与轴之间的摩擦);若使用滑轮组沿水平方向n

拉物体,则绳子承担的是水平面对物体的摩擦力,而不承担物重(因为此时物重由水平面承担),故F=1f(不考虑滑轮与轴之间的摩擦以及动滑轮的自重) n

(2)在做滑轮有关题目时,为了减少出错率,一定要注意区分S自与S物以及v自与v物。 4如图所示是由定滑轮和动滑轮组成的简单机械,A、B物体的重分别是4N

和2N,当A、B处于平衡时,弹簧测力计C、D的示数分别是N和N.(每个

滑轮的重为2牛)

5、如图使用动滑轮,已知动滑轮自重2牛,重物重4牛,不考虑滑轮

与轴之间的摩擦,则F( )

A一定等于2牛 B一定等于3牛 C一定大于3牛

6、如图,不计滑轮与轴之间的摩擦,已知G动=20牛,G物=100牛,现在

将重物向上提升2米,试问此过程中:

(1)动力(使机械运行起来的力)是作用在绳子_______端的力;

(2)阻力(阻碍机械运行的力)有:a________________________

b_______________________________________

(3)动力对机械所做的功W动为_________________________________

(4)机械克服阻力G物所做的功为_____________________________

机械克服阻力G动所做的功为_____________________________

机械克服所有阻力所做的功W阻为_________________________

(5)W动与W阻的关系为______________________________

重要结论:使用任何机械时,动力对机械所做的功一定等于机械克服阻力所做的功,即W动=W阻,这个规律叫做功的原理。

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天高云淡系列

功的原理及其应用

一、功的原理的中文表述

使用任何机械时,动力对机械所做的功一定等于机械克服阻力所做的功,即W动=W阻,这个规律叫做功的原理。

二、阻力的分类

1、无论使用机械与否都存在的阻力叫做有用阻力。

2、使用了机械时才存在的阻力叫做额外阻力。

三、W阻的分类

1、机械克服有用阻力所做的功叫有用功,记为W有用。

2、机械克服额外阻力所做的功叫额外功,记为W额外。

故:W阻=W有用+W额外

又因为W动=W阻

因此W动= W有用+W额外,即动力所做的功等于有用功与额外功的总和,因此今后

我们就将动力所做的功叫做总功,记为W总

功的原理表达式最终可以写为:W总= W有用+W额外

实际上:W有用=W直接(W直接是指不使用任何机械而用手直接实现任务所做的功)

故:W总= W有用+W额外= W直接+W额外

可见:W总是一定大于等于W直接的,即使用机械后完成任务所做的功一定大于不

使用机械时所做的功,也就是说使用任何机械都不能省功!

小结:使用有些机械可能省力,使用有些机械可能省距离,但是使用任何机械都不能省功!

四、运用功的原理分析简单机械:斜面

1、如图斜面长为l,高为h,现在用一个沿斜面向

上的力F将重为G的物体匀速地从底端拉倒顶端。

分析过程:

使用斜面目的:_____________________________

动力是____________ 总功____________________

阻力有:(1)有用阻力__________ 有用功_________________

(2)额外阻力__________ 额外功__________________

功的原理表达式_________________________________________

2斜面的功的原理表达式FL=G物h+fl的有关推论:

若斜面光滑则不考虑摩擦力f,则Fl=G物h,即G物LL1?;若=n,则F=G物;这就nhFh

是说如果斜面的长是斜面高的n倍,则沿斜面所需的拉力就是物重的n分之一。 这就是说斜面越缓越______力。

机械效率

一、机械效率

1定义:有用功与总功的比值即为机械效率,用字母η表示

2、公式:

机械效率?WW有用有用功 即??有用? 总功W总W有用?W 额外

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天高云淡系列

3、特点: η≤1(实际生活中等于1是不可能的)

4、斜面的机械效率: ??G物hG物h?FlG物h?fl

斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系

讨论前提:两斜面高度相同,斜面与物体的接触面粗糙程度相同,现将完全相同的两重物 从底端拉到顶端 分析:??W有用W 有用G物h ??W总W有用?W额外G物h?fl

因为:使用AB、CB斜面时,G物与h不变,而使

用CB斜面时物体对斜面有更大的压力,所以使用

CB时,摩擦力f更大

又:lCB>lAB

所以:ηCB<ηAB

结论:(1)在同等条件下,斜面越陡机械效率越高(2)机械效率的大小与省力程度无关。

练习:如图是小明“探究斜面的机械效率与倾斜程度关系”的实验装置,他在实验时用弹簧测力计拉着重为6N的木块分别沿倾斜程度不同的同一斜面匀速向上运动,实验数据记录如下表.

(1)在第2次实验中拉力所做的额外功是J,机械效

率是__________.

(2)小明完成两次实验后,得出的结论是:光滑程度一样的斜面,其倾斜程度越大,机械效率越高.你觉得他的结论________(选填“可靠”或“不可靠”),理由是______________.(答案:不可靠;实验次数太少,结论不具有普遍性;)

(3)斜面在生产、生活中随处可见.在盘山公路、镊子、螺丝钉、汽车方向盘中,应用了斜面的是__________、______________.

二、用功的原理分析滑轮组:

情景1:用滑轮组提升重物,设滑轮组中动滑轮自重为G动,承担重物及动滑轮自重的绳子段数为n

1目的______________________________________________________

2动力:_________________________________ 总功____________________

3阻力:有用阻力_____________________ 有用功__________________

额外阻力1_____________________ 额外功1_____________________ 额外阻力2_____________________ 额外功2____________________ 4功的原理表达式___________________________________________________

5机械效率表达式

_____________________________________________________

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天高云淡系列

讨论:增大滑轮组机械效率的措施有:

(1)_______________________________(2)_____________________________________

(3)_________________________________________

情景2:用滑轮组沿水平方向拉重物,重物与水平面之间的摩擦力为f,不计动滑轮自重但考虑滑轮与轴之间的摩擦。

段数为n

1目的______________________________________________________

2动力:_________________________________ 总功____________________

3阻力:有用阻力_____________________ 有用功__________________

额外阻力_____________________ 额外功_____________________

4功的原理表达式___________________________________________________

5机械效率表达式____________________ 若不考虑滑轮与轴之间的摩擦则为___________ 练习1:使用滑轮组提升重物,若不考虑滑轮与轴之间的摩擦,则下列措施可增大滑轮组机械效率的是( )

A改变绕线方式 B增大提升高度 C减小提升高度 D增大被提升物体的重

体会:滑轮组的机械效率高低与绕线方式无关,这就意味着机械效率的高低与机械的省力程度无关。

练习1:如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将物重相同的两物体匀速提

升相同的高度,所用的拉力分别是F甲、F乙,它们的机械效率分别是η

甲、η乙.若不计绳重与摩擦,且滑轮重小于物体的重.试通过列式计

算比较F甲_______F乙,η甲_____η乙

练习2:受力分析训练

如图所示,物体A重20N,滑轮重1N,物体B重12牛,绳重不计,弹簧秤

示数为_____N,则地面对A的支持力为_____N,A对地面的压力为

___________N.

滑轮、斜面习题课

1、用如图三光滑斜面将同一物体G物上升h的高度,试证明动力F1、F2、F3所做的功W1、W2、W3是相等的,另外证明F1<F2<F3。

定性说明:因为斜面光滑,所以各次拉物体消耗的额外功均为0,所以: W总1=W有用,W总2=W有用,W总3=W有用。

2、如图,动滑轮的重以及动滑轮与轴之间的摩擦忽略不计,已知斜面长为5米,高为3米,物体重为200牛,且将物体匀速拉上时所用力F=75

牛,试求斜面对

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天高云淡系列

重物的摩擦力为多大?

3如图不考虑滑轮的重以及滑轮与轴之间的摩擦,试利用功的原理证明动力F的大小是地面对物体摩擦力f的三分之一。

4(1)物体在水平面上做匀速直线运动,此时

F等于f吗?试画出受力分析图来分析

(2)物体在斜面上做匀速直线运动,此时F等于f吗?试画出受力分析图并结合功的原理来分析

5用长4米的木板搭在高为1.2米的车厢上,将重为1×104牛的货物匀速拉上汽车,已知木板对货物的摩擦力f为750牛,问:(1)此过程中拉力做功多少?

(2)拉力是多少?(3)斜面的机械效率多大?

6一滑轮组如图。已知G物=6×104牛,滑轮组η=80%,拉力F的功率P拉=2.5千

瓦,要将重物匀速提升1米,问:(1)需多大的拉力F?(2)需多长时间?

7某人用如图所示的滑轮组(不计摩擦)提升某一重物,所用拉力F为200N,若滑轮组的机械效率为80%.求:(1)被提升的物重.(2)动滑轮重.

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天高云淡系列

8 张华同学用同一滑轮组进行两次实验,测量滑轮组机械效率,获得的数据填写表中. 根据张华同学的实验记录可以确定:

(1)该滑轮组承担重物和动滑轮总重的绳子段数n=_____;实验装置所用滑轮的个数至少是_______个,其中动滑轮________个.

(2)第一次测得滑轮组的机械效率为________,第二次测得的滑轮组机械效率______(选填“大于”、“小于”或“等于”)第一次测得的机械效率.

(3

)为了准确地测出此滑轮组的机械效率,应使弹簧测力计拉住绳子自由端向上做

_________运动

9某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物,所用的拉力F为300N,绳子自由端被拉下2m,在此过程中,不计摩擦和绳重,求:

(1)拉力F所做的功;(2)滑轮组的机械效率;(3)滑轮组中动滑轮的重.

(4)如果用此滑轮组匀速提升800N的重物,拉力应为多大?

体会:求动滑轮自重的方法一般为先想法算出额外功,再由额外功求出动滑轮自重。

10小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力f=600N,小强所用拉力F=250N,该装置的机械效率是多少?若物体A重为3000N,仍使用该滑轮组去拉,其机械效率将如何变化(要求说明其道理)?

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