總復(fù)習(xí)：簡單機(jī)械功和能

1、1總復(fù)習(xí)：簡單機(jī)械、功和能簡單機(jī)械(一)杠桿1. 定義(1) 杠桿：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。2) 支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)。3) 動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。(4)阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。5)動力臂：從支點(diǎn)到動力作用線的距離。(6)阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離。2. 杠桿的平衡條件杠桿平衡時(shí)，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。3. 杠桿的種類(1) 省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿。例如：起子、扳子、撬棍、鍘刀等。(2) 費(fèi)力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿。例如：鑷子、釣魚桿，賽艇的船漿等。(3) 等臂杠桿：動力臂等于阻力臂的杠桿。例如：天平。省力杠桿省

2、力，但費(fèi)距離(動力移動的距離較大)，費(fèi)力杠桿費(fèi)力，但省距離。等臂杠桿不省力也不省距離。既省 力又省距離的杠桿是不存在的。(二)滑輪1. 定滑輪1)定義：軸固定不動的滑輪叫定滑輪。(2) 原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力，但能改變力的方向。2. 動滑輪(1) 定義：軸可以隨物體一起移動的滑輪叫動滑輪。(2)原理：動滑輪實(shí)質(zhì)是動力臂(滑輪直徑D )為阻力臂(滑輪的半徑 R) 2 倍的杠桿。動滑輪省一半力。3. 滑輪組1)定義：由幾個(gè)滑輪組合在一起使用就叫滑輪組。(2)原理：既利用了動滑輪省一半力又利用了定滑輪改變動力的方向。功(一)內(nèi)容1. 功(1) 功的初步概念：力作用在物體上，物體在這個(gè)力的

3、作用下通過了一段距離，這個(gè)力就對該物體做了功。功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。(2) 功的計(jì)算：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。 公式：功=力x距離，即W = F s。(3)功的單位：國際單位制中功的單位是焦耳，簡稱焦，符號為J。在國際單位制中力的單位是N，距離的單位是m，功的單位就是N m,1J =1N m。2. 功的原理使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功都等于不用機(jī)械而直接用手所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不省功。這個(gè)結(jié)論叫做功 的原理。3. 機(jī)械效率W有田有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率，公式：有用W總4. 功率1)功率的概念：單位時(shí)間里完成的功，

4、叫做功率。功率表示做功的快慢。功W(2)功率的計(jì)算：公式為功率，P =。時(shí)間t動力x動力臂=阻力x阻力臂，或?qū)懽鱂iL = F2L2，也可寫成FiL223)功率的單位：功率的單位是瓦特。國際單位制中，功的單位是J,時(shí)間的單位是 S,功率的單位就是 J/s。J/s 的專用名稱叫做瓦特，簡稱瓦，符號。1 = 1J / S，意思是 1s 內(nèi)完成了 1J 的功。1k =1000,1M =106（二）要求1. 正確理解物理學(xué)中“功”的意義在物理學(xué)中，做功是指兩個(gè)因素同時(shí)存在的物理過程，根據(jù)功的兩個(gè)必要因素，下面三種情況沒有做功。（1）物體受到力的作用，但沒有通過距離，這個(gè)力對物體沒有做功。（2）物體不受

5、外力，由于慣性而做勻速直線運(yùn)動，物體雖然通過了一段距離，但物體沒有受到力的作用，這種情況 也沒有做功。（3）物體通過的距離跟它受到力的方向垂直，這種情況，雖然有力的作用，物體也通過一段距離，但這個(gè)距離不是 在力的方向上通過距離，這個(gè)力也沒有做功。力和功是物理中的重要概念，是兩個(gè)實(shí)質(zhì)不同的物理量。2. 知道功的原理是一切機(jī)械都遵守的普遍規(guī)律使用任何機(jī)械都不省功，功的原理是對所有機(jī)械都普遍適用的原理。不考慮摩擦和機(jī)械自重的機(jī)械，我們把它叫做 理想機(jī)械，考慮摩擦和機(jī)械自重的機(jī)械，又叫做實(shí)際機(jī)械。在利用功的原理解決簡單機(jī)械問題時(shí)，要區(qū)別理想機(jī)械和實(shí) 際機(jī)械，采用不同的方法去解答。3. 理解機(jī)械效率的意

6、義（1） 機(jī)械效率是反映機(jī)械性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志之一，有用功在總功中所占的比例越大，機(jī)械對總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好。（2）在計(jì)算機(jī)械效率時(shí)，要注意各物理量名稱所表示的意義。（3） 因?yàn)橛杏霉χ徽伎偣Φ囊徊糠?，有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。4. 理解功率的物理意義功率是表示做功快慢的物理量，它跟功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān)，并由它們的比值決定。5. 注意機(jī)械效率跟功率的區(qū)別機(jī)械效率和功率是從不同的方面反映機(jī)械性能的物理量，它們之間沒有必然的聯(lián)系。功率大的機(jī)器不一定效率高。（一）內(nèi)容1. 動能和勢能（1）動能：物體由于運(yùn)動而具有的能量。一切運(yùn)動的物體都具有動能。運(yùn)動物體的速度越大，質(zhì)量

7、越大，它的動能 就越大。（2）勢能：勢能可分為重力勢能和彈性勢能。重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量。物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢能就越大。彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大。（3）機(jī)械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2. 動能和勢能的轉(zhuǎn)化動能可以轉(zhuǎn)化為勢能，勢能也可以轉(zhuǎn)化為動能。3. 水能和風(fēng)能的利用水能和風(fēng)能是人類可以利用的巨大的機(jī)械能資源。（二）要求1. 正確理解能量（能）的概念。具有能量的物體，由于所處的條件不同，可能正在做功，也可能沒有做功，但只要它 能做功它就具有能量。2. 正確理解動能、勢能的概念。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意掌握以下

8、三個(gè)方面的知識：動能、勢能產(chǎn)生的原因。動能、勢能的決定 因素。動能、勢能的判斷與比較方法。3. 知道機(jī)械能的概念。一個(gè)物體可以同時(shí)具有動能和勢能。把物體的動能和勢能相加，就是該物體所具有的機(jī)械能。4. 知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，如果轉(zhuǎn)化過程只局限在動能和勢能之間，不涉及其他形式的能，機(jī)械能的總 量保持不變?！镜湫屠}】 例 1在 1998 年特大洪水中有一運(yùn)輸車車輪被一障礙物阻?。ㄈ鐖D 1 所示）。為讓運(yùn)輸物資及時(shí)送到指定地點(diǎn)，附近民 工立即跑來幫助推車輪。設(shè)車對輪子的作用力及輪子重力共為G,方向如圖，輪子直徑為 R，障礙物高度為 H，民工作用最省力的方向應(yīng)指向何處，作用力最小應(yīng)為多少

9、才能將車輪推上臺階。/111G圖 1解析：民工推輪子的過程中，支點(diǎn)為輪子與障礙物的接觸點(diǎn)，阻力G 與阻力臂的乘積一定，故當(dāng)動力臂最大時(shí)，民2工作用力最小。圖 2拓展延伸：解此類題時(shí)要利用杠桿平衡條件：動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂，找出最大動力力臂，即可求出最小動力。例 2在輕質(zhì)桿兩端各掛有體積相同的銅塊A 和鋁塊 BC7銅.J鋁），支點(diǎn)在如圖 3 所示的 0 點(diǎn)位置時(shí)，杠桿在水平位置保持平衡，則在下列情況下，杠桿仍在水平位置平衡的方法是（）A. 在 AB 上同時(shí)放上質(zhì)量相等的兩物塊B. 將 AB 同時(shí)浸沒在同一液體中C. 在 AB 上同時(shí)切去體積相同的一小部分解析：杠桿平衡時(shí)有mAgLoc-m

10、BgLOD，由題設(shè)知mAgmBg，LD- Lc，mA/mB-LD兒，選項(xiàng) A 中（mA- m）gLoc= （mB- m）gLD，選項(xiàng) B 中兩物體所受浮力相等，故（mAg - F?。㎜g = （mB F?。㎜D，選項(xiàng) C 中,切去相等體積后剩余體積v相同，故有：巴銅9二nYg二二銅二二必.-LOD選項(xiàng)D中匹9 =LOD一Lm鋁gP鋁VgP鋁P鋁V LcmBgLc- L答案：c方法提煉：在解答杠桿平衡的習(xí)題中，要抓住杠桿平衡條件，列出方程，進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，再根據(jù)新的等量關(guān)系得出正確答案。例 3 一支步槍長 0.8m，火藥爆炸時(shí)高壓氣體對子彈的平均推力是2000N，子彈在離開槍口后又在空中飛行了 5

11、00m，高壓氣體對子彈做功多少？解析：在槍膛中高壓氣體推力對子彈做功，離開槍口后不再受氣體推力，子彈飛行500m 是由于慣性，故高壓氣體不再做功。答案：高壓氣體對子彈做功W=Fs=2000 0.8J -1600J方法提煉：解物理過程復(fù)雜的物理題時(shí)常將復(fù)雜的物理過程看成一個(gè)個(gè)簡單的物理過程的組合。本題將子彈的運(yùn)動過程看成子彈在槍膛內(nèi)推力推子彈做功的過程和子彈離開槍口后子彈靠慣性運(yùn)動，沒有推力對子彈做功的過程。例 4把一只長試管分兩種情況分別放在有水的容器中壓向容器底同一深度。第一次試管底向上如圖3 甲，第二次試管底向下如圖 3 乙，哪種情況下把試管壓下所需的功比較多？（容器中水并不溢出，當(dāng)試管底

12、向下時(shí)水不流入試管中）圖 3解析：當(dāng)把試管壓向容器底時(shí)用力等于浮力減去試管重力。在甲情形中試管里的空氣受到壓縮后一部分水進(jìn)入試管 中，因此在甲情形中試管所受浮力小于乙情形中試管受到的浮力。答案：把試管壓入水中時(shí)壓力等于浮力減重力。且甲情形中氣體可壓縮，即甲所受浮力小于乙所受浮力。所以在乙 情形中把試管壓向容器底所做的功多。答案：最省力的方向如圖 2,由杠桿平衡條件有:G R2_(R _ H )2=F 2R2RH -H2RD.將 A，B 同時(shí)向支點(diǎn) 0 移動一小段相同的距離CODAB圖 3甲乙易錯(cuò)分析：常認(rèn)為兩種情況下試管所受浮力相等，即在兩種情況下，試管的壓力相等，故做功相等。例 5 一個(gè)重力

13、為 10N 的物體在 1.5N 的水平拉力作用下，3第一次在光滑水平面上移動 。占口，第二次在表面粗糙的水平6面上移動 0.5m，求在這兩次情況下拉力所做的功。解析：根據(jù)功的定義，拉力所做的功等于拉力與在拉力方向上通過的距離的乘積，與表面是否粗糙無關(guān)。答案：W=Fs=1.5 0.5J =0.75J易錯(cuò)分析：解此類題中常認(rèn)為在粗糙水平面上物體受摩擦力，故拉力做功多。例 6某人用圖 4 所示的滑輪組吊起一個(gè)重1000N 的物體?；喗M的機(jī)械效率為80%。他在 1min 內(nèi)使繩子自由端移動8m。求此人的總功率為多大？O圖 4解析：因此滑輪組有 5 段繩子承力，克服重力做功為有用功，繩子拉力做功為總功

14、。答案： 因?yàn)镚h，所以F=G 1000250N5Fh5口5漢80%W總=Fs =250 8J =2000J，P總二W總t = 2000“ 60W = 33.3W方法提練：弄清滑輪組動滑輪上有 n 段繩子承受重力，繩的拉力做功為總功，重力做功為有用功，再根據(jù)功、機(jī)械 效率公式即可得出正確答案。【模擬試題】一.選擇題1.如圖 1 所示，一根重木棒在水平拉力L，F(xiàn) 作用下以 O 為軸，由豎直位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，若力臂為 ）動力與動力臂的乘積為M，則A. F增大， L 增大，M增大B. F增大， L 減小，M減小C.F增大， L 減小，M增大D.F減小， L 增大，M增大O-F兩板受

15、到的壓力相等，左板所受壓強(qiáng)較大兩板受到的壓力相等，右板所受壓強(qiáng)較大兩板受到的壓強(qiáng)相等，左板所受壓力較大兩板受到的壓強(qiáng)相等，右板所受壓力較大，-圖 1F 列說法中正確的是（72. 如圖 2 所示，用板抵住鉛筆兩頭，使它保持靜止,A.B.C.D.圖 23.舉重運(yùn)動員比賽時(shí)第一階段把100kg 的杠鈴很快從地上舉過頭頂，第二階段使杠鈴在空中穩(wěn)穩(wěn)停留定舉重成績有效，則（）A. 在第一階段運(yùn)動員沒有做功B. 在第二階段運(yùn)動員沒有做功3 秒鐘，裁判判8C. 整個(gè)階段運(yùn)動員都在做功D. 整個(gè)階段運(yùn)動員都沒做功4.利用如圖 3 所示的甲乙兩個(gè)用相同滑輪組成的滑輪組, 計(jì)滑輪重量及一切摩擦）則（ ）A.甲滑輪組

16、效率高B.乙滑輪組效率高C.F甲做功功率大D.兩力功率一樣大5.重 5N 的木塊 A，在水中處于靜止?fàn)顟B(tài)（如圖4）,此時(shí)繩子拉力為 3N。若繩子突然斷了，木塊 A 在沒有露出水面之前所受合力的大小和方向是（）B 在水中下沉，小球 C 能在水中漂浮，現(xiàn)先將三只小球放在一只盒內(nèi)后使盒子漂A. 當(dāng)把小球 A 從小盒中拿出放入水中后，容器中水面的高度不變B. 當(dāng)把小球 B 從小盒中拿出放入水中的容器中水面的高度不變C. 當(dāng)把小球 C 從小盒中拿出放入水中后容器中水面的高度升高D. 若將三只小球同時(shí)放入水中的容器中水面高度不變8. 下列現(xiàn)象中屬于減小壓強(qiáng)的是（）A. 自行車的車把上套有帶紋的塑料套子B.

17、 防滑地板磚表面凹凸不平C. 鐵路的鋼軌要輔在枕木上D. 汽車在冰雪天行車時(shí)輪胎上有鐵鏈9. 我國公安部門規(guī)定，坐在小汽車前排的司機(jī)和乘客都應(yīng)在胸前系上安全帶。這主要是為了減輕下列哪種情況出現(xiàn)時(shí)可能對人身造成的傷害（）A.車速太快時(shí)B.車速太慢時(shí)C.突然起動時(shí)D.緊急剎車時(shí)10.如圖 5 所示，小車在水平面上勻速行駛，車內(nèi)光滑的桌面上放著兩物體與小車速度相同，且 止運(yùn)動時(shí)，M 和 m 會由于慣性而繼續(xù)運(yùn)動，在m 離開桌面前（）A. M 可能碰上 mC. M 與 m 之間距離不變VMm/ /Y Y. . .B. M 離 m 會越來越遠(yuǎn)D.條件不足無法判定 - . - - ;/圖 5在相同時(shí)間內(nèi)把

18、質(zhì)量相等的兩物體勻速提升到相同的高度（A. 5N 豎直向下B. 3N 豎直向上C. 2N 豎直向上D. 8N 豎直向下6.下列說法中正確的是（）A. 靜止的物體才有慣性B.做勻速直線運(yùn)動的物體才有慣性7.已知小球 A 能在水中懸浮，小球 浮在盛水的容器中，則（）Mm。在小車突然停911.在地面上以一定速度 v 斜向上拋出一個(gè)小球，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)（空氣阻力忽略不計(jì)），則小球的（）A.重力勢能最大，動能不為零B.重力勢能最大，動能為零C.機(jī)械能達(dá)最大值D.機(jī)械能達(dá)最小值10.填空題12.甲乙兩支完全相同的試管，內(nèi)裝質(zhì)量相等的不同液體，甲試管豎直放置，乙試管傾斜放置，兩試管液面相平（如圖6）,該

19、液體對兩試管底的壓強(qiáng)分別為p甲、p乙，則：p甲_P乙。（填 、 、=）圖 613如圖 7 所示，容器內(nèi)盛有空氣，活塞A 可以上下移動不漏氣，容器中有一小球B,現(xiàn)用力向下壓活塞 A，在活塞向下移動的過程中， 設(shè)球 B 體積不變。且相對容器底的位置不變化，則 B 對容器底的壓力。（填“增大”、“不變”、“減小”）圖 714.在長30cm的曲管短臂的口 A上粘著一層軟而不透氣的薄膜，把水銀裝滿曲管，并且使管的開口 B 向下（如圖 8），則薄膜將會 _，若將氫氣裝入管中，其他條件一樣，則薄膜將會。（填“向外凸”、“向內(nèi)凹”）/ rAB圖 815. 連同載重共為 2000N 的氣球在豎直勻速下降，它在空

20、中受到的浮力為1900N，則它在運(yùn)動中所受的合力為，受到的空氣阻力為。若要使氣球以同樣的速度豎直勻速上升，可采用從氣球中向外拋出重物的方法，則拋出物體的重力為 _時(shí)可實(shí)現(xiàn)氣球豎直勻速上升。（該氣球上升時(shí)所受空氣阻力和浮力不變，g 取 10N/kg）16. 如圖 9 所示，瓶中裝有一定量的啤酒，瓶豎直向上放置（如圖A 所示）時(shí)，酒對瓶底壓強(qiáng)為pA，壓力為FA，若將它豎直倒著放置（如圖中 B）時(shí)，酒對瓶蓋的壓強(qiáng)為pB，壓力為FB，則pA_4317. 一只容積為3 10 m的瓶內(nèi)盛有 0.2kg 的水，一只口渴的烏鴉每次將一塊質(zhì)量為0.01kg 的小石子投入瓶中，當(dāng)烏鴉投下第 25 塊相同的石子后，水面恰好升到瓶口，則瓶內(nèi)石塊的總體積為，石塊的密度為。18.兩個(gè)物體做勻速直線運(yùn)動，甲的速度為_ 2m/s， 乙的速度為 3m/s，它們通過相同路程所用的時(shí)間之比，在相同時(shí)間內(nèi)通過的路程之比為 _ 。/ff/-甲-_乙apB，F(xiàn)A_FB。(填 導(dǎo)解：乙試管中液體體積大，密度小。13. 減小導(dǎo)解：下壓活