2025年中考物理一轮复习课件09：简单机械功

09简单机械功 2025物理中考一轮复习课件 第一部分:杠杆 1 课堂导入 观察与思考 观察现象 观察下面图片,找出它们的共同点 甲.剪指甲刀 乙.剪子 丙.老虎钳 1 课堂导入 观察与思考 1.都是我们生活中常用的工具,我们称之为杠杆; 2.都有一个固定不动的点(称之为转轴),机械的其他部分绕转轴运动; 3.都存在两个力,力的作用点不同,力的方向不同。 2 学习目标 1.学会认识杠杆; 2.能从常见的工具中识别出杠杆; 3.理解杠杆的平衡条件及其杠杆的应用; 4.会画杠杆的示意图(动力与动力臂、阻力与阻力臂); 5.能利用杠杆平衡条件进行简单计算。 3 课堂活动 1.杠杆 在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒就是杠杆 (如右图)。 什么是杠杆 杠杆在我们生活中发挥了巨大作用。如搬运石头。 3 课堂活动 2.杠杆五要素 1.支点:绕着转动的固定点(O); 2.动力:使杠杆转动的力(F1); 3.阻力:阻碍杠杆转动的力(F2); 杠杆五要素 O F1 F2 4.动力臂:从支点到动力作用线的距离l1; l1 5.阻力臂:从支点到阻力作用线的距离l2; l2 3 课堂活动 3.杠杆平衡条件 杠杆平衡 杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时,我们就说杠杆平衡;如图。 提出问题 杠杆满足什么条件时才会平衡? 5 课堂小结 杠杆 什么是杠杆 在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒 杠杆平衡条件 动力 动力臂=阻力 阻力臂 杠杆分类 省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆 第二部分:滑轮 1 课堂导入 观察与思考 观察现象 在施工现场,我们经常看到大型吊车。它可以把大型货物吊上去,它是怎样工作的,它又是利用了什么机械呢? 吊车能把大型货物吊上去,利用的主要机械就是滑轮。 2 学习目标 1.认识定滑轮、动滑轮和滑轮组; 2.理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的工作特点; 3.通过实验探究理解动滑轮力与距离特点; 4.能分析滑轮的应用实例。 3 课堂活动 1.滑轮 滑轮是一个周边有槽,并可以绕轴转动的轮子 (生活中常见的滑轮如图)。 什么是滑轮 3 课堂活动 2.定滑轮 什么是定滑轮 工作时,滑轮轴固定不动 观察实验 F1=2N h物 S绳 S绳=h物 F2=2N 提起方式 拉力大小 拉力距离 拉力方向 直接提起 使用定滑轮 G h 向上 G h 向下 1.定滑轮既不省力也不省距离 2.可以改变用力的方向 3 课堂活动 2.定滑轮 定滑轮的实质 F G物 0 L1=L2 L1 L2 F=G物 定滑轮实质上是个等臂杠杆 3 课堂活动 2.定滑轮 如图,用不同方向的力拉动重物,弹簧测力计读数不变。这说明使用定滑轮力的方向改变时,大小不变。 定滑轮特点 定滑轮的应用如图所示 3 课堂活动 3.动滑轮 什么是动滑轮 工作时,滑轮位置跟被拉动物体一起运动 动滑轮特点 F1=2N G h物 S绳 F2=1N 1.动滑轮能省一半力但费一倍的距离; 2.不能改变用力方向。 提起方式 拉力大小 拉力距离 拉力方向 直接提起 使用动滑轮 G h 向上 2h 向上 3 课堂活动 3.动滑轮 动滑轮的实质 动滑轮实质是个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆 L2 L1 L2=2L1 F=G总/2= (G物+G动) /2 3 课堂活动 4.滑轮组 1.使用定滑轮的好处是 ; 2.使用动滑轮的好处是 ; 3.如何做到既省力又能改变力的方向呢? 思考与解答 改变用力方向 省一半力 把定滑轮和动滑轮按一定方式组合起来就可以达到上述目的,这就是滑轮组。 3 课堂活动 4.滑轮组 讨论与思考 观察下面两组滑轮组,分析它们各有什么特点。 1.左图,不省力,只改变了力的方向; 2.右图,省力又改变了力的方向。 3 课堂活动 4.滑轮组 常见滑轮组 图中是两个滑轮组成的滑轮组的绕法。 左图,n=2,拉力F=1/2G; 右图,n=3,拉力F=1/3G。 G n=2 G n=3 3 课堂活动 4.滑轮组 所以,使用滑轮组既省力又改变力的方向; 重物由直接作用在动滑轮上的几段绳子共同承担, 拉力 (不计摩擦)。 结论:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体(与动滑轮相连的绳子段数),提起物体所用的力就是物重的几分之一;拉绳移动的距离是物体移动距离的几倍。(不计动滑轮、绳重及机械间的摩擦) 3 课堂活动 6.其他机械 轮轴 轮轴由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成的,大的称为轮,小的称为轴。 3 课堂活动 6.其他机械 轮轴的原理 F G r R F R=G r R r = G F 1.动力作用在轮上,轮轴是一个省力杠杆,但费距离; 2.动力作用在轴上,轮轴又将起到什么作用? 轮轴主要功能:一、是改变用力大小;二、是改变物体的运动速度;三、轮轴不能省功。 3 课堂活动 斜面工作原理 根据功的原理(不计斜面摩擦)得: Gh=FL;所以F=Gh/L 结论:如果不计摩擦,斜面长是高的几倍,拉力或推力就是物体所受重力的几分之几。 6.其他机械 5 课堂小结 滑轮 定滑轮 只能改变力的方向但不能改变力的大小 动滑轮 不能改变力的方向但省一半力 滑轮组 既可以改变力的方向也可以改变力的大小(F=(1/n)G) 第三部分:功 1 课堂导入 观察与思考 观察现象 下面几幅图片,在工作过程上有哪些特点? 一、必须有力施加在物体上; 二、物体在力的作用下下沿力的方向上移动了一段距离。 再看生活中的实例 1 课堂导入 观察与思考 观察现象 下面几幅图片,在物体运动上有哪些特点? 小聪用力把箱子拉走了 小明用力推箱子没有推动 举重运动员举重过程 小聪把箱子拉走了,拉力对箱子做了“功”;小明推箱子没动,推力没对箱子做“功”;把杠铃放在胸前没动,人没对杠铃做“功”;把杠铃举起过程,人对杠铃做了“功”;杠铃在头顶静止,人没对杠铃做“功”。 1 课堂导入 观察与思考 如何理解人(力)是否对物体做功呢? 这里“功”的概念怎么理解? 我们又如何计算“功”? 2 学习目标 1.理解做功的概念; 2.能分析力是否对物体做功; 3.会利用功的概念解释生活中常见现象; 4.能进行功的简单计算。 3 课堂活动 1.功 物体受力且在力的方向上移动一段距离,我们就说力对物体做了功。 什么是功 由此可以看出,小聪的拉力对箱子做了功;小明的推力对箱子没有做功;举重运动员举起杠铃过程中,举力对杠铃做了功。 做功的条件 1.有力作用在物体上; 2.物体在力的方向上移动了一段距离。 3 课堂活动 1.做功 判断下面几种运动,重力对物体是否做功? 师生互动 甲.静止在桌面上茶杯 乙.在水平面滚动的小球 丙.利用动滑轮提起水桶 甲图,重力没对茶杯做功;乙图,重力没有对小球做功;丙图,重力对水桶做功。 3 课堂活动 2.功的大小 功的大小 力(F)与物体沿力的方向上移动的距离(s)的乘积(W)。 功的公式 W=Fs 其中,W—表示功,单位是“焦耳”,符合“J”; F—表示力,单位是“牛顿”,符合“N”; s—表示距离,单位是“米”,符合“m”。 1J=1N m 3 课堂活动 3.做功的判断 想想看,下列几幅实例,力是否对物体做了功? A B C D 3 课堂活动 3.做功的判断 做功的两个必要条件 一、有力(F≠0); 二、在力的方向上移动距离(s≠0)。 三种不做功的情况 一、有力,但是在力的方向上通过的距离为零; 二、有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用; 三、有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的。 5 课堂小结 功 什么是功 力与物体沿力的方向上移动的距离的乘积 功的公式:W=Fs 做功的条件 有力存在 在力的方向有距离 第四部分:功率 1 课题导入 观察与思考 观察与思考 用不同方式做功快慢不同 1 课题导入 观察与思考 观察与思考 一、滑轮组与起重机做功相同,但所用时间不同; 二、在相同时间内起重机比滑轮组做功多。 如果滑轮组和起重机工作时间和做功多少都不同,如何比较做功快慢呢? 2 学习目标 1.理解功率的概念; 2.会利用功率解释生活中常见现象; 3.认识生活中常见功率值; 4.能进行功率的简单计算。 3 课堂活动 1.功率 功率定义 物体做的功与完成这些功所用时间之比叫功率 功率公式 其中,P—功率,单位瓦特,简称“瓦”,符合“W”; W—功,单位焦耳,简称“焦”,符合“J”; t—做功时间,单位秒,符合“s”。 功率单位还有千瓦(kW)、兆瓦(MW); 1MW=103kW=106W。 3 课堂活动 2.功率的物理意义 物理意义 表示做功的快慢。功率大,物体做功本来大;功率小,物体做功本领小。 起重机可以在很短时间内,把几顿的货物运往高处;而工人需要很长时间才能运送相同的货物。我们说起重机的功率大。 所以,功率是表示物体做功本领的重要指标。 3 课堂活动 2.功率物理意义 常见功率值 我们生活中常见交通工具功率 3 课堂活动 3.额定功率 额定功率 机器正常工作时的最大功率 常见机械的额定功率/(W) 小轿车 (55~88) 103 一般机车 1.5 106 大客车 (66~162) 103 运载火箭 1010数量级 万吨级远洋轮船发动机 7.4 106 新星爆发 1032数量级 3 课堂活动 4.功率变形 功率变形 匀速直线运动的物体,物体受力F和运动速度v不变 其中,F表示物体所受的力,v表示物体的运动速度; 适用条件:F与v在同一条直线上。 5 课堂小结 功率 功率定义 功与完成这些功所用时间之比) 功率公式 变形公式 P=Fv 第五部分:功的原理 1 课堂引入 观察与思考 提出问题 使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力,是否在省力的同时也能省功? 使用上面不同的机械,做功又有哪些不同呢? 2 学习目标 1.理解功的原理; 2.会计算各种情况下物体的功; 3.理解生活中功的原理的应用。 3 课堂活动 1.实验探究 探究使用机械是否省功 实验探究一 实验内容 一、如图,用弹簧测力计提起杠杆或滑轮; 二、记录弹簧测力计读数; 三、测量移动距离; 四、数据计入表格。 3 课堂活动 1.实验探究 实验表格 所用机械 钩码重/N 钩码提升高度h/m 机械对钩码的功W1/J 动力F/N 手移动距离s/m 手对机械的功W2/J 杠杆 动滑轮 对实验数据进行分析,比较手对机械的功和机械对物体的功 3 课堂活动 1.实验探究 使用机械能够省功吗? 实验探究二 3 课堂活动 1.实验探究 使用斜面能够省功吗? 实验探究三 在光滑的斜面上,用弹簧测力计缓慢匀速拉动重物,读取弹簧测力计示数并测量重物上升的高度和重物沿斜面移动的距离; 数据计入表格。 3 课堂活动 1.实验探究 使用斜面能够省功吗? 实验探究三 物重G/N 弹簧测力计示数/N 物体上升高度/m 物体沿斜面距离/m 拉力的功/J 拉力的功与物体克服重力的功进行比较 3 课堂活动 2.功的原理 功的原理 通过实验,我们可以得出功的原理 使用任何机械都不能省功。 功的原理对任何机械都适用;对我们使用机械具有指导性意义。 5 课堂小结 功的原理 使用任何机械都不会省功 省力必然费距离 使用机械可以改变力的大小和方向 第六部分:机械效率 1 课堂导入 观察与思考 分析与思考 把重100N沙子运到6米高三楼,比较三种不同方法。 比较三种不同方式的做功情况 1.有用功:使用机械时所做的有用的功; 2.额外功:人们不需要但又不得不做的功; 3.总功:有用功与额外功的总和。 1 课堂导入 观察与思考 三种方式做功的内容 1 对沙子做功 对水桶做功 克服人自身 重力做功 2 对沙子做功 对水桶做功 对滑轮做功 3 对沙子做功 对口袋做功 对滑轮做功 1 课堂导入 观察与思考 计算功,并填入表格 做功方式 有用功 额外功 总功/J 桶装,手提上楼 100N 6m (400+20)N 6m 桶装,动滑轮吊运 100N 6m (20+10)N 12m 袋装,动滑轮吊运 100N 6m (5+10)N 12m 3120 780 690 由此可知,完成此项任务,不同方式工作效率不同。 2 学习目标 1.知道什么是有用功、额外功和总功; 2.理解机械效率的概念; 3.会进行机械效率的简单计算。 3 课堂活动 1.有用功、额外功 使用机械时,对物体所做的有用的功。 有用功 使用机械时,人们额外需要做的功。 额外功 有用功与额外功的总和。 总 功 W总=W有用+W额外 3 课堂活动 2.机械效率 有用功与总功的比值。 机械效率 公 式 表示机械效率,机械效率常用百分数表示。 计算上述三种不同做功方式的机械效率 3 课堂活动 2.机械效率 有没有机械效率为100%的机械?为什么? 师生互动 1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小,不能说明做有用功多少; 2.机械效率是有用功跟总功的比值,只有大小,没有单位; 3.由于额外功总是存在,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1; 4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量,机械效率越高,机械性能越好; 5.机械效率高低与做功多少,功率大小,是否省力,提升高度无关。 3 课堂活动 2.机械效率 分为竖直方向提升物体和水平方向拉动物体两种类型 滑轮组机械效率 如图,G为物重,h为物体提升高度,F为拉力,S为绳子自由端走的距离 W有=Gh,W总=WF=FS,则: 3 课堂活动 2.机械效率 分为竖直方向提升物体和水平方向拉动物体两种类型 滑轮组机械效率 如图,f为摩擦力,L为物体移动距离,F为拉力,S为绳子自由端走的距离 W有=fL,W总=WF=FS,则: 3 课堂活动 2.机械效率 斜面机械效率 如图,h为斜面高,S为斜面长,G为物重,F为沿斜面对物体的拉力 W有=Gh,W总=WF=FS,则: 3 课堂活动 3.测量滑轮组机械效率 实验探究 测量滑轮组机械效率 【实验目的】1.学习安装滑轮组;2.学习测滑轮组的机械效率;3.分析得出影响滑轮组机械效率的因素;4.分析得出提高滑轮组机械效率的方法。 【实验器材】刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、两个定滑轮与两个动滑轮组成的滑轮组、长2m的细绳。 3 课堂活动 3.测量滑轮组机械效率 【实验方法】先后按(a)、(b)、(c)三种情况安装好滑轮组。并按表格进行测量;数据计入表格。 3 课堂活动 3.测量滑轮组机械效率 【实验表格】 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率 (a) (b) (c) 3 课堂活动 3.测量滑轮组机械效率 【分析讨论】 1.(a)、(b)两个装置,钩码数量相同时,机械效率有什么不同? 2.(b)、(c)为同一装置,钩码数量不同时,机械效率有什么不同? 3.分析机械效率不同的原因。 5 课堂小结 机械效率 有用功 对物体所做有用的功 额外功 人们额外需要做的功 总功 有用功与额外功的总和 机械效率 有用功与总功的比值 $$