9.1机械能
1教学目标
1.知道各种简单的机械及其特点;会画出给出杠杆的力臂。
2.理解杠杆的平衡条件,并能应用其解决简单的问题。
3.会根据要求组装滑轮组。
4.理解机械效率的含义,并能根据公式进行简单的计算。
2教学过程
【导入】简单机械
简单的机械复习
知道各种简单的机械及其特点;会画出给出杠杆的力臂。
理解杠杆的平衡条件,并能应用其解决简单的问题。
会根据要求组装滑轮组。
理解机械效率的含义,并能根据公式进行简单的计算。
学习
内容
一、基础诊测
本章我们学过的简单机械有 、 、 、 等,使用这些简单的机械是为了工作方便(省力、、省距离、改变力的方向等)
(一)杠杆
1.定义:在力的作用下能绕 转动的硬棒称作杠杆。
2.杠杆的五要素是: 、 、 、 、 。
3.杠杆的平衡条件:
⑴杠杆的平衡是指杠杆处于 或 状态。
⑵实验前应调节 ,使杠杆在 位置平衡,这样做的目的是: 。
⑶杠杆的平衡条件: 。用公式可写成: 。
4.杠杆可分为 杠杆、 杠杆和 杠杆。
(二)滑轮
定滑轮:
①特点: 。
②实质: 。
③F移动的距离S和G移动的距离h的关系 。
2.动滑轮:
①特点: 。
②实质: 。
③F移动的距离S是G移动的距离h的 。
3.滑轮组:
①特点:即可以 ,又可以改变 。
②省力情况:若不计摩擦和绳重,有几段绳子拉着动滑轮,则拉力就是物重的 。
4.轮轴是由具有共同转动轴的 和 组成,通常把大轮叫 ,小轮叫 。斜面是一种 的简单机械
(五)机械效率(η)
1.有用功: 。额外功:。总功: 。
2. 和 的比值叫机械效率。
3.计算公式是: 。注意:任何机械的效率都 1。
4.影响机械效率大小的因素有:机械自重及 。
5.滑轮组提升重物时机械效率的公式是: ;利用斜面做功时, 力做的是总功,W总= 。 力做的是有用功W有= 。机械效率的公式是 。
6.测量滑轮组机械效率的原理: ,必须用到的测量仪器有 、 。
二、典例解析
1.杠杆平衡条件的应用
例1 如图1所示,曲杆AOBC自重不记,O为支点,AO=60cm,OD=50cm,OB=30cm,BC=40cm,要使曲杆在水平位置平衡,请作出最小力F的示意图及其力臂,并求出最小力的大小。
2.探究机械的机械效率
例2 如图2所示,小明学过机械效率后,提出了一个问题:“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系?”针对这个问题,他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验,并记录实验数据如下表:
(1)第三次实验填入表格中的数据:有用功为____J,总功为 ___J,机械效率是_____。
(2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越陡,越___________。(填“省力”或“费力”)
(3)通过对上述实验数据的分析,你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是:__________。
(4)如果小明还想探究机械效率与物重的关系,实验时应该控制哪些条件不变?
答:_________________________________________
3.机械效率功率的综合计算
例3 如图3所示,小明同学在“测滑轮组机械效率”的实验中用10s的时间将重6N的物体匀速提升了0.3m,所测拉力F为2.5N,求:(1)有用功为多少?(2)滑轮组的机械效率为多少?(3)拉力F做功的功率是多少。
三、达标针对练习
1.人们常用的镊子是一种杠杆。如图4所示,用镊子夹取物体时,手压在B处,则支点在 处,它是 杠杆(填“省力”、“费力”或“等臂”)。
3.学校升旗仪式上,当升旗手缓缓向下拉绳子时,旗子就会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个滑轮,它能改变力的方向,但 (选填“能”或“不能”)省力。
4.起重机在20s内把重物匀速提到楼顶,起重机所做的总功是4×104J,额外功是1.6×104J,则起重机的总功率是________W,机械效率是________。
5.一物体质量为18kg,其所受重力为 N。如图6所示,小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m,所用拉力为200N。此过程中,小明做的有用功是 J,定滑轮的机械效率是 ,拉力的功率是 W。(取g=10N/kg)
6.如图7所示,用甲、乙两个不同的滑轮把同一货物提到同一高度,使用 滑轮能够省力,使用 滑轮机械效率较高。
7.如图8所示的滑轮组,绳与滑轮间的摩擦不计。将质量为3kg
的物体A放在粗糙的水平面上,以1m/s的速度匀速云移动时受到的摩擦力f=G/10,则物体的重力为 N;在2s内物体移动的距离为 m;拉力F为 N;拉力F的功率为 W。(g=10N/kg)
8.一座高达40米的大桥,总长为8350米,其中正桥只有850米,而两侧引桥却长达7500米。一座大桥为什么要有这么长的引桥呢?小明很奇怪,请教老师后,他明白了引桥相当于一个斜面。
(1)小明用如图9所示的斜面进行模拟实验,在保持斜面高度不变的情况下,改变斜面的长度,发现斜面越长,拉动小车匀速上升的力F越小。由此他明白了很长的引桥在汽车上桥是能起到 (“省力”或“省功”)的作用。
(2)一辆总质量为2000千克的汽车以10米/秒的速度匀速通过一侧引桥(长3750米),需要的时间为______秒,所做的有用功为______焦。(g取10牛/千克)
9.如图15所示是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
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